【発明の詳細な説明】
分子的にインプリントされた粒状ポリマー及び同ポリマーの
ペルフロオロカーボン液中における安定化懸濁重合発明の分野
本発明は、分子的にインプリントされた(molecularly imprinted)ポリマー支
持体、及びこれら支持体の製法に関する。さらに詳述するならば本発明は、次式
を有する安定化コポリマー使って行う懸濁重合法を用い、プリント分子(print m
olecule)の回りに重合可能な官能性モノマーを配列させることを含む。式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1SO2
N(C2H5)C2H2-Oであり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H2-Oまたは(Z)tCH3O(CH2CH2
O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;
rは 1-20、好ましくは 1 または 2 であり;
sは 0 または 1 であり;及び
tは 0 または 1 である。
本発明のポリマー支持体は、粒状形が好ましく、これはアミノ酸、アミノ酸誘導
体、医薬化合物及び多糖の分離または分割を可能にする。発明の背景
型取り(templating)とも呼ばれる分子インプリント(molecular imprinting)は
、キラル分離に用いられており、これにはプリント分子の回りに重合可能な官能
性モノマーを配列することが含まれる。これは、プリント分子と官能性モノマー
と
の間の水素結合、イオン対相互作用等のような非共有相互作用を利用して行うか
(非共有インプリント)、またはその可逆共有相互作用によって行う(共有イン
プリント)。得られた錯体をさらに重合によって添合し、高度に架橋した多孔性
ポリマーマトリックスとする。プリント分子を抽出すると、ポリマー内には特殊
な形の部位と、原型のプリント分子に対応する官能基が残る。Mosbach,K.,Tr
ends,Biochemical Sciences,7,92-96(1994);Wulff,G.,Trends,Biote
chnology,11,85-87(1993);及びAndersson 等,Bioseparations(Ngo.T.T
.編),pp.383-394 のMolecular Interactions.
種々のラセミ化合物は、分子インプリントすることによって分割される。And
ersson 等,Bioseparations(Ngo.T.T.編),Plenum Press,pp.383-394(19
93)のMolecular Interactions における“アミノ酸誘導体”;Fischer等,J
.Am.Chem.Soc.,113,9358-9360(1991)における“薬剤”;Kempe 等,J.
Chromatogr.,664,276-279(1994);Wulff 等,J.Org.Chem.,56,395-400
(1991)における“糖類”;及びMayes 等,Anal.Biochem.,222,483-488(199
4)を参照。多くの場合、バセリン分割(Baseline resolution)が行われている。
他のキラルな固定相とは対照的に、分子的にインプリントされたポリマーの利
点は、エナンチオマーの溶出順が予測可能なことである。インプリント可能な支
持体はバルク重合法により製造されるが、ここでは多孔性ポリマーのブロックを
製造するため、ポロジェニック(porogenic)な溶媒が用いられる。しかしバルク
重合支持体は、分離カラム及び分析プロトコルに用いる際には、潰して粉砕し、
篩分けして適当な粒子サイズにしなければならない。例えば、クロマトグラフィ
ーによる測定の場合、通常 25 μm未満のポリマー粒子を用いる。しかし、バル
ク重合法でこのように小さな粒子を供給するためには粉砕法を用いることになり
、これは満足すべきものではない。粉砕法では、不揃いな形の粒子と、過剰で望
ましからざる量の“細粒”とが得られる。通常粉砕したポリマーのうち、使用可
能な粒子として回収されるのは 50 パーセント(50%)未満である。一般に、不揃
な粒子ではクロマトグラフィー用のカラム充填は効率よく行えず、スケールアッ
プの段階でしばしば困難に直面することが分かっている。しかし、形の揃った粒
子、例えば粒状ポリマーならば、ほとんどの場合に好ましいと言えよう。また粉
砕法
は、細粒を除去するための処理ステップ、すなわち沈降ステップをさらに必要と
する。これは経費もかかるし、時間も浪費する。バルク重合とそれに必要な粉砕
法とが、この従来法の労力を厳しく、浪費的で受け入れがたいものにしている。
インプリント分子を含有しうるアクリルモノマーからビーズ(beads)を製造す
るため、懸濁及び分散重合法を用いようとする試みがなされてきた。理論上、こ
れら懸濁及び分散重合法は、バルク重合に代わり得るものとされてよいはずであ
る。しかしながら、現存の懸濁及び分散法は、比較的疎水性の高いモノマーを用
いるため、連続相として水または極性の高い有機溶媒(例えば、アルコール)を
用いることから、満足すべきものとは言えない。これらの溶媒は、プリント分子
と特定な相互作用を持つことから、溶媒と官能性モノマーとの競合のため、ほと
んどの共有及び非共有インプリント混合物とは非相溶性である。懸濁重合法では
、溶媒をかなりモル過剰で用いるため、その溶媒がモノマー相を飽和させ、官能
性モノマーとプリント分子との相互作用の数及び強さを著しく減少させる。さら
に、酸性のモノマーは水に溶解性が高いため、恐らくモノマーのランダムな共重
合及び架橋は起こらない。また水溶性のプリント分子は、水相中に分配されてし
まうために失われてしまう。予想できないことではなかったが、水中で懸濁重合
することにより、分子的にインプリントされたポリマービーズを製造しようとす
る試みは、非常にお粗末な結果しか得られなかった。Damen 等,J.Am.Chem.
Soc.,102,3265-3267(1980);Braun 等,Chemiker-Zeitung,108,255-257
(1984)
官能性モノマーとプリント分子との間に安定な共有または金属キレート結合があ
る場合には、水性条件での使用が可能となるであろう。
また完成した粒状シリカの細孔網状組織(pore network)中でインプリントする
ことにより、複合ビード粒子(composite beaded particles)を製造しようとする
試みもなされてきた。Norrlow 等,J.Chromatogr.,299,29-41(1984);Wul
ff 等,Reactive Polymers,3,261-2757(1985)またはTRIM.しかしなが
らこの方法は、注意深く操作することが必要とされ、さらに単位カラムにつきイ
ンプリントされたポリマーの量は、ビーズそれ自身によって必然的に減少する。
Sellergren,B.,J.Chromatogr.,673,133-141(1994)及びSellergren,
B.,Anal.Chem.,66,1578-1582(1994)には、分子インプリントに極性溶媒混
合物中での分散重合を用いたことが報告されている。この方法では、通常のビー
ズというよりもむしろランダムな沈降物が得られる。評価し得る結果は、高度に
装填された(charged)プリント分子が得られたということのみで、これは恐らく
競合する溶媒効果があったためであろう。
従って、簡単で再現性があり、得られるインプリントの質に妥協することなく
、さらに粉砕及び篩分け装置を必要としない分子インプリントを含む、粒状ポリ
マーの製法が必要とされている。また分子インプリントされたポリマーが均一で
あることも求められている。発明の概要
本発明は、分子インプリントされたポリマー支持体、及び懸濁重合によるそれ
らの製造に関する。本発明による懸濁法は、分散相としてポリオキシエチレンエ
ステル基を含むペルフルオロカーボン液を用いることによる分子インプリント法
を提供する。ペルフルオロカーボン-ポリオキシエチレンエステルを含む類の化
合物は、分子インプリントする時の認識過程(recognition process)で必要と
される官能性モノマーとプリント分子との相互作用を妨げない。“支持体”の粒
子サイズは、安定化ポリマーの量、または撹拌の方法を変えることにより、約 2
μmから約 100 μmまでが調節が可能である。
従って本発明の目的は、インプリントされたポリマーを、粒状で、しかも使用
可能な物質のほぼ定量的な収率で簡単に製造しうる方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、懸濁重合の過程で、官能性モノマーとプリント分
子との相互作用を妨げることなく、エマルションを安定化させるフルオロカーボ
ンコポリマーを提供することにある。
さらなる目的は、官能性モノマー、架橋剤、プリント分子、開始剤及びポロジ
ェニック溶媒のエマルションを安定化させることである。
本発明のもう一つの目的は、サイズが約 2 μmから約 100 μmの分子的にイン
プリントされたポリマービーズを、高収率で提供することにある。
本発明のさらなる目的は、低い背圧、高速拡散、さらに高い流速での優れた分
離をもたらす、約 2-5 μmの小さなビーズ充填を提供することにある。
これら及び他の目的及び利点は、以下の説明及び添付の図を見ることで、より
明らかになるであろう。図の簡単な説明
図1は、20 mlのPMC中に、1.84 gのEDMA、0.16 gのMAA、4.2 gのク
ロロホルム、及び 20 mgのAIBNを乳化させて含む“標準的重合”のために加
えたPFPSの量に対して、ビーズの直径をグラフに示したものである。
図2a-2eは、本発明に従ってPMC中での懸濁重合により製造したビーズ
の走査電子顕微鏡写真である。ここではビーズをアルミニウムのペグ(pegs)上に
置き、ポーラロン(polaron)E5150コーターを用いて 15 mmの金でスパッターコ
ートした。映像はISI 100A SEMを用いて 25 kVで撮った。倍率は 500×
である。2(a)PF2;2(b)PF10;2(c)PF13;2(d)PF14;2(e)PF15.
図3は、実施例PFII の 25 cmカラムで、Boc-D,L-Pheを分離した際のH
PLCの痕跡を示したものである。条件:カラムはクロロホルム(CHCl3)+
0.1%酢酸(AA)で平衡状態にした;20 μgのBoc-D,L-Pheを注入し、同溶
媒を用い、流速 0.5 ml/分で溶出した。クロマトグラムは 254 nmで記録した。
図4a-4eは、実施例PF15(5 μmのTRIMビーズ)の 25 cmカラムで、
Boc-D,L-Pheを分離した際のHPLCの痕跡を示したものである。条件:カ
ラムはクロロホルム+0.25%酢酸で平衡状態にした;20 μlの移動相中の 1 mg
のBoc-D,L-Pheを注入し、同溶媒を用い、流速を4(a)0.5 ml/分;4(b)1 ml
/分;4(c)2 ml/分;4(d)3 ml/分;4(e)5 ml/分で溶出した。0.5 ml/分の時、
f/g=0.89、Rs=1.36 及びα=1.52 で、f/g 値は、0.5、1、2、3 及び 5 ml/
分の時、それぞれ 0.89、0.89、0.85、0.76 及び 0.61 であった。発明の詳細な説明
本発明により、ポリオキシエチレンエステル基を含む液体のペルフルオロカー
ボン中で形成される、非共有インプリント混合物のエマルションをベースとした
懸濁重合法が提供される。従来の懸濁及び分散法は、そのほとんどが、比較的疎
水性のモノマーのための移動相として水または極性の高い有機溶媒(例えばアル
コール)を用いており、この点で十分に満足すべきものではない。従って、別な
アプローチが求められている。本発明は、この“別なアプローチ”を提供するも
のである。さらに従来法の問題点、例えば、プリント分子と特定な相互作用を持
つことから、溶媒と官能性モノマーとの競合のため、ほとんどの共有及び非共有
インプリント混合物とは非相溶性の溶媒は、回避される。本発明では、プリント
分子と官能性モノマーとの間の認識に必要とされる相互作用を妨げる分散剤を使
わずに済む。本発明では、モノマー、架橋剤、プリント分子、ポロジェニック溶
媒、及びフッ素化界面活性剤を含む、適正に安定なエマルション液体粒子(dropl
ets)を造るため、ポリオキシエチレンエステル基をも含めたペルフルオロカーボ
ンポリマーを用いる。その際、表面をインプリントするためのプリント分子は一
緒の場合もあるし、そうでない場合もある。
本発明の安定/分散剤は、一般的に次式:
により定義され、式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1SO2
N(C2H5)C2H2-Oであり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H2-Oまたは(Z)tCH3O(CH2CH2
O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;
rは 1-20、好ましくは 1 または 2 であり;
sは 0 または 1 であり;及び
tは 0 または 1 である。
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H2-OH及び(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H2
-OHのモノマーから形成される、ブロック、トリブロック及びマルチブロック
コポリマーも本発明の範疇に含まれる。本発明の好ましい安定/分散剤は、式:
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H2O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーAと、式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H2O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーBとを含むコポリマーで、式中nは 1 から 20 で、mは
0 から 500 である。好ましくは、nが 7.5で、mは約 43である。もっとも好ま
しい安定/分散剤は、次式:
で定義され、これは懸濁重合法により、球状のビーズを高収率で製造することが
できる。式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H2-Oであり;
YはZtCH3O(CH2CH2O)mC2H2-Oで、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;
sは 0 または 1 であり;及び
tは 0 または 1 である。
好ましくは、m=約 7.5、n=約 43、p=約 19、及びq=約 1 である。m、n、
p及びqの値は、必ずしも整数でなくてもよい。
本発明の安定剤を用いることにより、プリント分子と官能性モノマーとの間の
、水素結合、イオン対相互作用等のような非共有相互作用を利用しても(非共有
インプリント)、または可逆共有相互作用によっても(共有インプリント)、ビ
ーズの物理的性質の目的は達成される。形成された錯体をさらに重合によって添
合し、異種のアクリルモノマーの共重合から得られる高度に架橋した多孔性ポリ
マーマトリックスとする。プリント分子を抽出すると、ポリマー内部には特殊な
形の部位と、原型のプリント分子に対応する官能基が残る。
本発明で使用可能なプリント分子には以下のものが含まれるが、これらに限定
されるものではない。
1.D-及びL-Boc トリプトファン
2.D-及びL-Boc フェニルアラニン
3.D-及びL-フェニルアラニン
4.D-及びL-Boc-プロリン-N-ヒドロキシ琥珀酸イミドエステル
5.D-及びL-Cbz-トリプトファン
6.D-及びL-Cbz-アスパラギン酸
7.D-及びL-Cbz-グルタミン酸
8.D-及びL-Cbz-トリプトファンメチルエステル
9.ニトロフェニルα及びβ,D-,L-ガラクトシド
10.(S)-(-)-チモロール
11.D-フルクトース
12.D-ガラクトース
13.フェニルα-D-マンノピラノシド
14.アクリルα及びβ-グルコシド
15.(R)-フェニル琥珀酸
16.Ac-L-Trp-OEz
17.L-PheβNA
18.L-LeuAn
19.L-PheAn
20.L-PheGlyAn
21.L-MenPheAn
22.L-PyMePheAn
23.L-PLPheAn
24.N-Ac-L-Phe-L-Trp-OMe
25.ジアゼパム
26.プロプラノロール
27.エフェドリン
ただし、以下の非限定実施例中では、Boc-D-及びL-Phe、及びL-Pheを用
いた。試薬の調製
モノマー
ジメタクリル酸エチレングリコール(EDMA)及びメタクリル酸(MAA)
(Merck、ドイツ、Darnstadt)は使用前に減圧蒸留した。トリメタクリル酸ト
リメチロールプロパン(TRIM)(Aldrich Chemie、ドイツ、Steinheim)
、スチレン(Aldrich)、メタクリル酸メチル(MMA)(Aldrich)及びメタ
クリル酸ベンジル(BMA)(Polysciences、マサチューセッツ州、Warringt
on)は、そのまま使用した。2,2′-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AI
BN)は、ベルギー、Goel のJanssen Chimica から入手した。
2-(N-エチルペルフルオロアルキルスルフォンアミド)エタノール(PFA-1
)(Fluorochem、英国、Old Glossop)、PEG2000 モノメチエルエーテル
(MME)(Fluka Chemic A.G.、スイス、Buchs)及びPEG350MME(
Sigma、ミズーリ州、St.Louis)は、ジクロロメタン中、塩化アクリロイル及
びトリエチルアミンとの反応によってそれらのアクリレートとしたが、これらは
購入も可能である(それぞれFluorochem 及びPolysciences から)。ペルフル
オロ(メチルシクロヘキサン)(PMC)及びフルオラド(Fluorad)FC430 も、
Fluorochem から入手した。インプリント分子
Boc-D-Phe、Boc-L-Phe 及びBoc-D,L-Phe は、Bachem A.G.(
スイス、Bubendorf)から入手した(Boc=t-ブトキシカルボニル;Phe=フ
ェニルアラニン)。ポロジェニック溶媒
クロロホルム(CHCl3)(HPLC用)は、インプリントの際にポロジェニ
ック溶媒として用いるため、塩基性のアルミナカラムを通してエタノールを除去
し、モレキュラーシーブを入れて保存した。HPLC用にはそのまま用いた。ト
ルエンはナトリウムで、アセトンはモレキュラーシーブで使用前に乾燥した。他
の溶媒は、分析用以上の級のものをそのまま使用した。安定剤の調製
本発明によるエマルションの安定/分散ポリマー(PFPS)は、そのほとん
どが式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H2-Oであり;
YはZtCH3O(CH2CH2O)mC2H2-Oで、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;及び
tは 0 または 1 であり、
特に、nは約 7.5、mは約 43、pは約 19、及びqは約 1 である。実施例1
4 g(7.2ミリモル)のアクリロイルPFA-1
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H2-CO-CH=CH2
と、0.76 g(0.36ミリモル)の式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H2-CO-CH=CH2
で定義されるアクリロイルPEG2000MMEとを 10 mlのクロロホルムに溶かし
た。上記式中、nは約 7.5、mは約 43 である。24 mg(76 μモル)のAIBN
を加え、窒素を 5 分間流すことにより溶解した酸素を除去した。さらにこの管
をシールし、震盪水浴中、60℃で 48 時間、内容物を重合させた。得られた溶液
は若干濁っていたが、これは冷やすと一層濁った。溶媒は減圧下、30℃でゆっく
りと留去し(発泡を避けるために)、さらに減圧下、60℃で留去するとほとんど
除去された。得られたポリマーは粘着性のある淡黄色のペーストで、これはそれ
以上処理することなく用いた。
他のポリマー安定剤は、モノマーと1モル%のATRNとを適当な比で用い、
同様な方法で合成した。全てはクリームから琥珀色のポリマーとして得られ、そ
れらはその組成によってガラス状から柔らかいペーストまで様々であった。懸濁重合
20 mlのPMCをちょうど飽和させるのに必要なポロジェニック溶媒の量を決
定した。50 mlの珪ホウ酸ガラス管中で、必要量のPFPSを同量のポロジェニ
ック溶媒に溶かし、そこへ 20 mlのPMCを加えて乳光エマルションとなるよう
、均一な白色になるまで震盪させた。5 mlの“インプリント混合物”(表1)を
加え、2000 rpmで 5 分間撹拌しながら乳化させた。
*本発明に従って製造したビーズは、表の第1欄にPFコード番号で記載され
ており、これは比較実施例においても同様である。
本発明の全ての重合において用いられた重合装置には、50 mlの珪ホウ酸ガラ
ス管が含まれるが、この管にはスクリューの蓋が付いており、中央にはステンレ
ス鋼の平刃撹拌機(flat blade stirrer)の回転軸を通すための穴が開けられてい
る。この平刃撹拌機は、管の長さの約 1.5 倍である。この穴を通しての蒸発を
抑えるため、ゴムのシールを用いた。蓋にはもう一つ小さな穴があり、注射針を
使って管の中に窒素気流を送り込めるようになっている。管をレトルトスタンド
(retort stand)中に垂直に立て、頭上(overhead)撹拌機で撹拌した。管から約 5
cm離れたところにUVランプを置き、反射光を最大にするため、そのランプと
管とをアルミ箔で包んだ。
上記表1でPF1−PF16 としたエマルションを調製して、窒素で 5 分間パ
ージした反応器の中に入れ、さらにそのエマルションを、室温で緩やかな窒素気
流下 500 rpmで撹拌しながら、366 nmのUVを照射して重合させた。重合は 3
時間続けた。得られたポリマー粒子(ビーズ)をガラス濾過器で濾過し、PMC
を回収した。このビーズをアセトンで十分に洗浄し、遊離した粒子の固まりを超
音波処理して粉砕した(大きな固まりはスパチュラで静かに潰して粉砕した)後
、これを乾燥及び貯蔵した。
重合の際に用いるPFPSの量を変えることによって、ビーズのサイズを調節
し、この関係を図1に示した。図1は、異なる量のPFPSを用い、本発明に従
って製造したビーズの平均値と標準偏差とのグラフである。標準物は総量 5 ml
中にモノマーを 2 g用いて製造した(表1を参照)。安定なエマルションを形成
可能なPFPSの最低量は 10 mgであるが、このサンプルには固まりも非常に多
く入っていた。PFPSを 150 mg以上用いると、1-2 μmの極小さく不揃いな粒
子のみが得られた。これらのサンプルにビーズは見当たらなかった。比較例
二種の市販のフッ素化界面活性剤(ポリフルオロアルコール(PFA-1)及びフ
ルオラド430)、アクリロイルPFA-1 のホモポリマー、アクリロイルPFA-1
とスチレンとの一連のランダムコポリマー、メタクリル酸メチルまたはメタクリ
ル酸ベンジル、及びペルフルオロエステル基とPEG基の付いたアクリレートの
主鎖を含むグラフトコポリマーも、安定剤として評価した。しかしながら、これ
らのほとんどは有効ではないことが判明した。エマルションを迅速に“クリーミ
ング”することにより、発生した高密度の分散剤により反応は妨げられ、従って
、分散した液滴は融合した。
ポリアクリロイルPFA-1 を単独で評価したところ、これは懸濁重合するの
に十分な安定性を持ったエマルションを与え、良質のビーズを与えた。残念なこ
とにその溶解性が低いため、重合後、極めて疎水性の高い表面にできたビーズの
表面からこの界面活性剤を取り除くことは非常に困難であった。
アクリロイル-PFA-1 とアクリロイル-PEG2000MMEとのコポリマー(
モル比 20:1 後者がPFPS)を用いると、最も有効なエマルションが得られ
た。分子的にインプリントされたビーズの性質 サイズ
乳化の種類は、その重合法及び得られる分子的にインプリントされたビーズに
影響を与える。好ましい方法には、約 2000 rpmsで約 5 分間撹拌することが含
まれており、この方法によれば、サイズが 2 から 25 μmのビーズが優れた均一
性及び再現性で得られた。乳化剤としてPFPS 25 mgを用い、五回の別な重合
を異なる日に行ったところ、平均のビーズサイズは 19.7 μm、標準誤差は 0.6
μmであった。
超音波浴中で 5 分間乳化させると、かなりの量の小さな粒子を含め、サイズ
の分布は非常に広範囲に渡った。もしも大きめなビーズ、すなわち 40 μmから
100 μmのビーズを望むのであれば、管の中で 3-4 回普通に震盪させると良い結
果が得られた。
重合温度も重合法及び得られるビーズに影響を与えた。開始剤としてABDV
を用い、45℃で熱による開始を試みたところ、小さくて不揃いなかけらのみが得
られた。4℃でUVにより重合を開始させると、非常に大量の固まりができてし
まった。UVランプに近接しているため、重合中にいくらか温度が上昇したが、
ほとんどの重合は周囲温度(約 20℃)、すなわち約 18℃以上で行った。非常に
暖かい気候、すなわち周囲温度が 30℃に達するような時に行った重合では、若
干小さなビーズが得られており、このことは、再現性のある結果を与える一方で
、重合温度もまたビーズのサイズに影響を及ぼしうることを示唆している。
また重合は、分子インプリントで通常用いられる範囲の溶媒、例えばクロロホ
ルム、トルエン、アセトニトリル及びアセトン中でも行った。本重合法では、こ
れら全ての溶媒が使用可能であり、よってインプリントするほとんどの場合にお
いて、本法は適切と言えよう。ただし、好ましい溶媒はクロロホルム、トルエン
及びアセトンである。得られたビーズのサイズ及び表面構造は、用いるポロジェ
ニック溶媒にも依る。“標準的”重合においては、25 mgのPFPSを用いた場
合、トルエン(26 μm±12 μm−平均値±SD)もアセトン(52 μm±15 μm)
も、クロロホルム(18 pm±8pm)よりも大きなビーズを与えた。ビーズサイズの分布
アセトン中にビーズを懸濁させたものを顕微鏡のスライド上で乾燥させ、光学
顕微鏡の基準計数線を用い、約 150個のビーズをランダムに測定した。倍率は、
粒子サイズによって 100×または 400×のいずれかを用いた。いくつかのサンプ
ルはSEMによって映像にもした。これらの映像から得た測定値は、光学的測定
から得た結果と十分に合致した。SEM
ポリマービーズをアルミニウムペグの上に置き、ポーラロンE5150 ゴールド
コーターを用いて 15 nmの金でスパッターコートした。さらに、異なる条件下で
製造されたビーズのサイズ、表面及び孔の構造を比較するため、ISI 100A
SEMを用い、25 kVで映像を得た。いくつかの粒状ポリマー製造物の走査電子
顕微鏡写真を、図2a-2eに示す。本発明の方法は、様々なポロジェニック溶
媒を用いることによって、実質的に球状のビーズ、すなわちEDMA(2a-2
d)及びTRIM(2e)をベースとするポリマーを与える。表面のくぼみまた
は小さな穴のような欠陥の発生率は、水中で水をベースとした懸濁重合をした際
に通常観察される発生率よりもいくらか高い。そのビーズの形態は、懸濁重合に
よって造られたビーズに象徴されるように、僅かではあるがより稠密でより滑ら
かな表層が、内部のより多孔性な構造を覆っている。
ポロジェニック溶媒としてアセトンを用いて製造したビーズ(図2d)は、他
のものとは異なっていた。それらは、クロロホルムまたはトルエンを用いて製造
したものより大きくて表面の形態は非常に粗く、さらにそれらの表面にはより多
くの“屑(debris)”が付いていた。ポロジェニック溶媒としてトルエンを用いて
製造したビーズは、クロロホルムで製造したそれよりも表面外殻の稠密性が低く
、内部構造はいくらか多孔性であった。図2bはポリマーPF9のビーズを示し
ているが、これは図2aのビーズ(ポリマーPF2)よりも架橋の割合が低い。
図2bのビーズははるかに不揃いで歪んでおり、これはそれらの粒子が重合の間
もずっと柔らかく、変形し易い状態にあり、そのため、剪断または衝突によって
歪み易い傾向があることを示唆している。これらビーズの内部形態が、ポリマー
PF2のビーズよりも開放的(open)で、多孔性であることも明らかである。この
ことが、後者のより高いHPLC性能の一因となっているのかもしれない。図2
(c)のビーズはPF13 のビーズを、さらに図2(e)のビーズはPF15 のビーズ
を示している。HPLC
本発明に従って製造されたポリマービーズが分子的にインプリントされており
、さらにその認識部位の性質が、少なくとも従来のバルク重合により得られたビ
ーズと同程度に優れていることを確かめるため、Boc-Pheを用いてインプリン
トした一連のポリマーをHPLCで評価した。このシステムは、Boc-Pheでイ
ンプリントとされた従来の粉砕バルクポリマーの性質に関する情報が、非常に多
く得られることから選ばれた。
ビーズを超音波処理によってクロロホルム-アセトン混合物(17:3)中に懸濁
させ、そのスラリーを 10 cm×0.46 cmまたは 25 cm×0.46 cm のステンレス鋼
のカラム中に、空気駆動液体ポンプ(air driven fluid pump)を用い、溶媒をア
セトンとして、300 バールで充填した。このカラムを 250 mlのメタノール:酢
酸(9:1)で洗浄し、さらに酢酸を 0.1%または 0.25%含むクロロホルムで平
衡状態にした。溶媒 20 μl中の 10 μgのBoc-DまたはL-Phe、または 20 μ
gのラセミ体を注入し、そのクロマトグラムを流速 0.5 ml/分、254 nmで記録し
た。またいくつかの分離は、より高い流速で、さらに充填化合物をより多量に用
いて
行った。クロマトグラフィーのパラメーターは、標準的理論を用いて計算した。
六種のポリマーのHPLC評価に関する結果を表2に要約する。
プリント分子に対するMAAの比が大きくなると、非特定な相互作用が増えるた
めに保持時間が長くなり、さらにそれによって容量のファクター(capacity fact
ors)が増大する。しかし、α値は約 1.8 でほとんど一定である。この値は、粉
砕して篩分けしたバルクBoc-Pheポリマーに関して同条件下で得られた値(1.7
7 から 2.17 の範囲)と非常に近い。分割は、MAA:Boc-Pheの比が 12:1
の時に最も良く、10 cm カラムに関しては 0.83 であることが分かった。ポリマ
ーPF11 のより長いカラム(25 cm)を用いると、バルクポリマーに関して以前
に報告されていたエナンチオマーのバセリン分割に近い結果が得られた。この分
離のクロマトグラムを図3に示す。架橋が僅か 62.5%のポリマーPF9 は、プ
リント分子:MAAの比は同じであるが、架橋が 75%のポリマーPF11 よりも
良い結果を得た。以前、この範囲内で架橋度が増すと、分離が向上することを示
してきたが、これらの実施例においては、このことは観察されなかった。これら
のパラメーターを独立して変えることは不可能であり、結合部位の数を多くした
り、架橋を少なくすることでポリマーの形態を変化させても、分離が向上するか
否かは不明であることから、用いるプリント分子の量を減らしてPF11 を製造
した(表1を参照)。このような観察結果から、分離の向上は、多くの組成及び
作業変数を慎重に最も良いものとすることによって達成され得ることが分かる。
ビーズ重合法を簡潔にし、その速度を高めれば、さらに優れたものになり得る。
三官能価架橋剤であるTRIMをベースとするポリマーは、一連のジ及びトリ
ペプチドに関して、EDMAをベースとするポリマーよりも分割能及び耐容量が
遥かに優れていることが既に報告されている。本発明による懸濁重合法をさらに
評価するため、Boc-L-PheのインプリントをTRIMをベースとするポリマー
中で製造した。100 mgのPFPS(PF15)を用いて製造したビーズは、平均直
径が 5.7 μmで、25 mgのPFPS(PF16)を用いて製造したビーズは、平均
直径が 18.8 μmであり、これは同量の安定化ポリマーを用い、EDMAをベー
スとするポリマーに関して得られると予想される値と非常に近い。このように、
ビーズサイズの予測に関しては、TRIMとEDMAとは非常に似通った性質を
示すと考えられる。PF15 のビーズのSEM映像を図2eに示す。これらのビ
ーズをHPLCで試験すると、粉砕して篩分けしたブロックポリマーに関する記
載の
ような、卓越した分割が可能であった。この充填カラムは、背圧が極めて低く、
流速をかなり高めても高度な分割が達成できた。図4a-4eは、流速が 0.5-5
ml/分、すなわち 0.5 ml/分、1 ml/分、2 ml/分、3 ml/分及び5 ml/分の時の一
連のクロマトグラムを示したものである。0.5 ml/分と 2 ml/分との間にはほと
んど差異は観察されず、このことは、これら小さなビーズの拡散速度が高いこと
を示唆している。背圧は極めて低く、分割能は卓越していた(0.5、1 及び 2 ml
/分の時、それぞれ f/g=0.89、0.89 及び 0.85 であった)。5 ml/分(背圧91.
4 kg/cm2、1300 psi)でも、理に適った分割能(f/g=0.61)が得られた。粉砕し
て篩分けされたランダムな 25 μm未満の粒子は、通常 1 ml/分を越える流速で
は十分な結果を与えなかった。サイズが 5 μmの粉砕したバルクポリマーを用い
て作業するのは困難である。HPLCカラムにおいて、高い背圧を回避するには
様々な限定が必要とされるが、10 μm未満の篩分けは不可能であることから、こ
れに代わるサイズの分別法が必要になる。この結果は、インプリントされた本粒
状ポリマーが、カラムを準備する際にも、さらにできたカラムの性能に関しても
、“従来の”粉砕して篩分けしたブロックポリマーを凌ぐ有意な利点を有してい
ることを示唆している。
また本発明の安定剤は、基本的には化学的に不活性なため、水に敏感なモノマ
ーユニット、例えば酸塩化物または酸無水物を含有する粒状ポリマーの製造に、
分散剤として用いることも可能であると考えられる。
前述の発明は、これを理解し易くするため、図及び実施例を用いて詳細に記載
してきたが、技術熟練者には、本明細書に記載され、添付の請求項において定義
されているような本発明の理念及び範囲から外れることなく、いくつかの変化及
び改良が可能なことは明らかであろう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Molecularly imprinted granular polymers and their polymers
Stabilized suspension polymerization in perfluorocarbon liquidField of the invention
The present invention relates to a molecularly imprinted polymer support.
The present invention relates to a carrier and a method for producing these supports. More specifically, the present invention provides the following formula:
Using a suspension polymerization method using a stabilized copolymer having
olecule) around the polymerizable functional monomer. Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1SOTwo
N (CTwoHFive) CTwoHTwo-O;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwo-O or (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwo
O)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
The polymeric support of the present invention is preferably in a granular form, which comprises amino acids, amino acid derivatives.
Enables the separation or resolution of the body, pharmaceutical compounds and polysaccharides.Background of the Invention
Molecular imprinting, also called templating,
Is used for chiral separation, which includes a polymerizable functionality around the print molecule.
And arranging the functional monomers. This is the print molecule and the functional monomer
When
Using non-covalent interactions such as hydrogen bonding, ion pair interactions, etc.
(Non-shared imprint) or by its reversible covalent interaction (shared imprint)
Print). The resulting complex is further combined by polymerization to form a highly crosslinked porous
It is a polymer matrix. When the printed molecules are extracted, special
A site with an irregular shape and functional groups corresponding to the original print molecule remain. Mosbach, K., Tr
ends, Biochemical Sciences,7, 92-96 (1994); Wulff, G., Trends, Biote.
chnology,1185-87 (1993); and Andersson et al., Bioseparations (Ngo.
Ed.), Pp. 383-394, Molecular Interactions.
Various racemates are resolved by molecular imprinting. And
ersson et al., Bioseparations (Ngo.TT), Plenum Press, pp. 383-394 (19).
93) "Amino acid derivatives" in Molecular Interactions;
. Am. Chem. Soc.,113, 9358-9360 (1991); "Drugs"; Kempe et al.
Chromatogr.,664, 276-279 (1994); Wulff et al., J. Org. Chem.,56, 395-400
(1991) "Sugars"; and Mayes et al., Anal. Biochem.,222, 483-488 (199
See 4). In many cases, Baseline resolution is performed.
In contrast to other chiral stationary phases, the benefits of molecularly imprinted polymers
The point is that the elution order of the enantiomers is predictable. Imprintable support
The support is manufactured by a bulk polymerization method, in which a block of porous polymer is used.
For the production, a porogenic solvent is used. But bulk
The polymeric support is crushed and ground when used in separation columns and analytical protocols,
It must be sieved to an appropriate particle size. For example, chromatography
In the case of the measurement using a polymer, polymer particles having a size of usually less than 25 μm are used. But bal
In order to supply such small particles in the polymerization method, a pulverization method must be used.
, This is not satisfactory. Grinding methods involve irregularly shaped particles and excess
Undesirable amounts of "fines" are obtained. Usable among normally ground polymers
Less than 50 percent (50%) is recovered as usable particles. Generally irregular
Column cannot be efficiently packed with small particles and scale-up
It has been found that difficulties are often encountered during the backup stage. But well-formed grains
Particles, such as particulate polymers, may be preferred in most cases. Also powder
Crushing method
Requires additional processing steps to remove fines, i.e., settling steps.
I do. This is expensive and time consuming. Bulk polymerization and the necessary grinding
The law makes the effort of this conventional law severe, wasteful and unacceptable.
Manufacture beads from acrylic monomers that can contain imprinted molecules
Therefore, attempts have been made to use suspension and dispersion polymerization methods. In theory, this
These suspension and dispersion polymerization methods could be an alternative to bulk polymerization.
You. However, existing suspension and dispersion methods use relatively hydrophobic monomers.
Water or a highly polar organic solvent (eg, alcohol) as the continuous phase
It is not satisfactory because of its use. These solvents are
Has a specific interaction with the solvent, and is likely to compete with the functional monomer for the solvent.
It is incompatible with most covalent and noncovalent imprint mixtures. In the suspension polymerization method
, Because the solvent is used in a considerable molar excess, the solvent saturates the monomer phase and
Significantly reduce the number and strength of interactions between the reactive monomers and the print molecules. Further
In addition, acidic monomers are highly soluble in water, and may
No coalescence or crosslinking occurs. Water-soluble print molecules are distributed in the aqueous phase.
It is lost to spill. Not unexpected, but suspension polymerization in water
Attempts to produce molecularly imprinted polymer beads
Attempts have yielded very poor results. Damen et al., J. Am. Chem.
Soc.,102, 3265-3267 (1980); Braun et al., Chemiker-Zeitung,108, 255-257
(1984)
There is a stable covalent or metal chelate bond between the functional monomer and the print molecule.
In some cases, use in aqueous conditions will be possible.
Also imprinted in the pore network of the finished granular silica
To produce composite beaded particles
Attempts have been made. Norrlow et al., J. Chromatogr.,299, 29-41 (1984); Wul.
ff, Reactive Polymers,Three, 261-2757 (1985) or TRIM. But
This method requires careful operation and requires additional
The amount of imprinted polymer is necessarily reduced by the beads themselves.
Sellergren, B., J. Chromatogr.,673, 133-141 (1994) and Sellergren,
B., Anal. Chem.,66, 1578-1582 (1994) states that polar solvents are mixed in molecular imprints.
The use of dispersion polymerization in compounds has been reported. This method uses a regular bead
A random sediment is obtained rather than a sediment. Evaluable results are highly
This is probably due to the fact that charged molecules were obtained.
Probably due to competing solvent effects.
Therefore, it is simple, reproducible and without compromising the quality of the resulting imprint
Granular poly, including molecular imprints that do not require additional grinding and sieving equipment
There is a need for Ma's recipe. The molecularly imprinted polymer is uniform
Something is also required.Summary of the Invention
The present invention relates to a molecularly imprinted polymer support, and to that by suspension polymerization.
Related to their manufacture. The suspension method according to the present invention employs polyoxyethylene
Molecular imprinting method using perfluorocarbon liquid containing steal group
I will provide a. Compounds containing perfluorocarbon-polyoxyethylene esters
Compounds are required for the recognition process during molecular imprinting.
It does not interfere with the interaction between the functional monomer and the print molecule. "Support" grains
By changing the amount of the stabilizing polymer or the method of stirring, the size of the
Adjustment is possible from μm to about 100 μm.
It is therefore an object of the present invention to use imprinted polymers in granular and
It is an object of the present invention to provide a method which can be easily produced in almost quantitative yield of possible substances.
Another object of the present invention is to provide a functional monomer and a printed component during suspension polymerization.
Fluorocarbons that stabilize emulsions without disturbing interaction with the
To provide a copolymer.
Further objectives include functional monomers, crosslinkers, print molecules, initiators and porologies.
To stabilize the emulsion of the enic solvent.
Another object of the present invention is to provide a molecularly-sized particle having a size of about 2 μm to about 100 μm.
It is to provide printed polymer beads in high yield.
It is a further object of the present invention to provide an excellent separation at low back pressure, high speed diffusion and higher flow rates.
It is to provide a small bead packing of about 2-5 μm, which results in separation.
These and other objects and advantages will be more fully understood from the following description and accompanying figures.
Will be clear.Brief description of figures
FIG. 1 shows 1.84 g of EDMA, 0.16 g of MAA, 4.2 g of copper in 20 ml of PMC.
Addition for emulsification of roloform and 20 mg of AIBN for "standard polymerization"
The graph shows the diameter of the beads against the obtained amount of PFPS.
Figures 2a-2e show beads produced by suspension polymerization in PMC according to the invention.
3 is a scanning electron micrograph of the sample. Here the beads are placed on aluminum pegs
And use a Polaron E5150 coater to spatter it with 15 mm gold.
I did it. Images were taken at 25 kV using an ISI 100A SEM. Magnification is 500x
It is. 2 (a) PF2; 2 (b) PF10; 2 (c) PF13; 2 (d) PF14; 2 (e) PF15.
FIG. 3 shows the H level when Boc-D and L-Phe were separated on a 25 cm column of Example PFII.
It shows traces of PLC. Conditions: Column is chloroform (CHCl)Three) +
Equilibrated with 0.1% acetic acid (AA); injected 20 μg Boc-D, L-Phe
Elution was performed using a medium at a flow rate of 0.5 ml / min. Chromatograms were recorded at 254 nm.
4a-4e show a 25 cm column of Example PF15 (5 μm TRIM beads).
It shows HPLC traces when Boc-D and L-Phe were separated. Condition: mosquito
The rum was equilibrated with chloroform + 0.25% acetic acid; 1 mg in 20 μl mobile phase
Of Boc-D, L-Phe, and using the same solvent, the flow rate was 4 (a) 0.5 ml / min; 4 (b) 1 ml
4 (c) 2 ml / min; 4 (d) 3 ml / min; 4 (e) 5 ml / min. At 0.5 ml / min,
With f / g = 0.89, Rs = 1.36 and α = 1.52, the f / g values are 0.5, 1, 2, 3, and 5 ml /
At the minute, they were 0.89, 0.89, 0.85, 0.76 and 0.61, respectively.Detailed description of the invention
According to the present invention, a liquid perfluorocarbon containing a polyoxyethylene ester group
Based on an emulsion of a non-shared imprint mixture formed in the bon
A suspension polymerization method is provided. Most of the conventional suspension and dispersion methods are relatively sparse.
Water or a highly polar organic solvent (e.g., alcohol) as the mobile phase for aqueous monomers
Call), which is not satisfactory in this regard. Therefore, another
An approach is needed. The present invention provides this "alternative approach".
It is. In addition, there are problems with conventional methods, such as specific interactions with printed molecules.
Mostly shared and non-shared due to competition between solvent and functional monomer
Solvents that are incompatible with the imprint mixture are avoided. In the present invention, print
Use dispersants to prevent the interaction required for recognition between the molecule and the functional monomer.
You do not need to know. In the present invention, a monomer, a crosslinking agent, a print molecule, a porogenic solution
Liquid particles containing a solvent and a fluorinated surfactant.
perfluorocarbons including polyoxyethylene ester groups
Use a polymer. At this time, the number of print molecules for imprinting the surface is one.
Sometimes it's a cord, sometimes it's not.
The stabilizer / dispersant of the present invention generally has the formula:
Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1SOTwo
N (CTwoHFive) CTwoHTwo-O;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwo-O or (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwo
O)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHTwo-OH and (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwo
Blocks, triblocks and multiblocks formed from -OH monomers
Copolymers are also within the scope of the present invention. A preferred stabilizer / dispersant of the present invention has the formula:
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHTwoO-CO-CH = CHTwo
And a monomer A defined by the formula:
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwoO-CO-CH = CHTwo
Wherein n is from 1 to 20 and m is
0 to 500. Preferably, n is 7.5 and m is about 43. Most preferred
A new stabilizer / dispersant has the formula:
This means that spherical beads can be produced in high yield by the suspension polymerization method.
it can. Where:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHTwo-O;
Y is ZtCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwoAt -O, Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
Preferably, m = about 7.5, n = about 43, p = about 19, and q = about 1. m, n,
The values of p and q need not necessarily be integers.
By using the stabilizer of the present invention, the printing molecule and the functional monomer
Using non-covalent interactions such as hydrogen bonding, ion-pair interactions, etc.
Imprint) or by reversible covalent interaction (shared imprint)
The purpose of the physical properties of the dose is achieved. The formed complex is further added by polymerization.
Highly crosslinked porous polymer obtained from copolymerization of different acrylic monomers
Mermatrix. When the printed molecules are extracted, special
The site of the shape and the functional groups corresponding to the original print molecule remain.
Print molecules that can be used in the present invention include, but are not limited to:
It is not something to be done.
1. D- and L-Boc tryptophan
2. D- and L-Boc phenylalanine
3. D- and L-phenylalanine
4. D- and L-Boc-proline-N-hydroxysuccinimide ester
5. D- and L-Cbz-tryptophan
6. D- and L-Cbz-aspartic acid
7. D- and L-Cbz-glutamic acid
8. D- and L-Cbz-tryptophan methyl ester
9. Nitrophenyl α and β, D-, L-galactoside
Ten. (S)-(-)-Timolol
11. D-fructose
12. D-galactose
13. Phenyl α-D-mannopyranoside
14. Acrylic α and β-glucoside
15. (R) -phenylsuccinic acid
16. Ac-L-Trp-OEz
17. L-PheβNA
18. L-LeuAn
19. L-PheAn
20. L-PheGlyAn
twenty one. L-MenPheAn
twenty two. L-PyMePheAn
twenty three. L-PLPheAn
twenty four. N-Ac-L-Phe-L-Trp-OMe
twenty five. Diazepam
26. Propranolol
27. ephedrine
However, in the following non-limiting examples, Boc-D- and L-Phe, and L-Phe were used.
Was.Preparation of reagents
monomer
Ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) and methacrylic acid (MAA)
(Merck, Darnstadt, Germany) was vacuum distilled before use. Trimethacrylic acid
Limethylolpropane (TRIM) (Aldrich Chemie, Steinheim, Germany)
, Styrene (Aldrich), methyl methacrylate (MMA) (Aldrich) and meth
Benzyl acrylate (BMA) (Polysciences, Warringt, Mass.)
on) was used as is. 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) (AI
BN) was obtained from Janssen Chimica, Goel, Belgium.
2- (N-ethylperfluoroalkylsulfonamide) ethanol (PFA-1
) (Fluorochem, Old Glossop, UK), PEG2000 monomethyl ether
(MME) (Fluka Chemical AG, Buchs, Switzerland) and PEG 350 MME (
(Sigma, St. Louis, Missouri) is a trademark of Acryloyl Chloride in dichloromethane.
And acrylates by reaction with triethylamine.
Purchase is also possible (from Fluorochem and Polysciences, respectively). Perful
Oro (methylcyclohexane) (PMC) and Fluorad FC430 are also
Obtained from Fluorochem.Imprint molecule
Boc-D-Phe, Boc-L-Phe and Boc-D, L-Phe were obtained from Bachem AG (
(Boc = t-butoxycarbonyl; Phe = F) from Bubendorf, Switzerland.
Enylalanine).Porogenic solvent
Chloroform (CHClThree) (For HPLC)
Ethanol is removed through a basic alumina column to use as a solvent
Then, molecular sieves were put and stored. Used directly for HPLC. G
Ruene was sodium and acetone was dried over molecular sieves before use. other
The solvent of the grade for analysis or higher was used as it was.Preparation of stabilizer
The emulsion stable / dispersed polymers (PFPS) according to the invention are mostly
Which formula:
Where:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHTwo-O;
Y is ZtCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwoAt -O, Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number; and
t is 0 or 1;
In particular, n is about 7.5, m is about 43, p is about 19, and q is about 1.Example 1
4 g (7.2 mmol) of acryloyl PFA-1
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHTwo-CO-CH = CHTwo
And 0.76 g (0.36 mmol) of the formula:
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHTwo-CO-CH = CHTwo
Dissolve acryloyl PEG2000 MME as defined in 10 ml of chloroform
Was. In the above formula, n is about 7.5 and m is about 43. 24 mg (76 μmol) of AIBN
And dissolved oxygen was removed by flowing nitrogen for 5 minutes. And this tube
Was sealed and the contents polymerized in a shaking water bath at 60 ° C. for 48 hours. The resulting solution
Was slightly turbid, but became more turbid when cooled. Solvent slowly at 30 ° C under reduced pressure
It is almost distilled off at 60 ° C under reduced pressure to avoid foaming.
Removed. The resulting polymer is a sticky, pale yellow paste, which is
It was used without any further treatment.
Other polymeric stabilizers use monomers and 1 mole% ATRN in appropriate ratios,
Synthesized in a similar manner. All is obtained from cream as an amber polymer, which
They varied from glassy to soft paste depending on their composition.Suspension polymerization
Determine the amount of porogenic solvent needed to just saturate 20 ml of PMC.
Specified. In a 50 ml borosilicate glass tube, add the required amount of PFPS to the same amount of Porogeni.
Solution, and add 20 ml of PMC to it to make a milky emulsion.
, Shake until uniform white. 5 ml of “imprint mixture” (Table 1)
In addition, the mixture was emulsified while stirring at 2000 rpm for 5 minutes.
* Beads made according to the present invention are listed in the first column of the table under the PF code number.
This is the same in the comparative example.
The polymerization equipment used in all polymerizations of the present invention contained 50 ml of borosilicate glass.
This tube has a screw cap and a stainless steel tube in the center.
A hole has been drilled through the rotating shaft of a stainless steel flat blade stirrer.
You. This flat blade stirrer is about 1.5 times the length of the tube. Evaporation through this hole
A rubber seal was used to control. There is another small hole in the lid
It can be used to send a stream of nitrogen into the tube. Stand retort tube
Stand vertically in a (retort stand) and stir with an overhead stirrer. About 5 from tube
Place the UV lamp at a distance of cm and combine it with the lamp to maximize reflected light.
The tube was wrapped in aluminum foil.
Prepare an emulsion of PF1-PF16 in Table 1 above and dispense with nitrogen for 5 minutes.
The emulsion is then placed in a cooled nitrogen atmosphere at room temperature.
While stirring at a flow rate of 500 rpm, UV of 366 nm was irradiated to perform polymerization. Polymerization is 3
Continued for hours. The obtained polymer particles (beads) are filtered with a glass filter, and PMC
Was recovered. Wash the beads thoroughly with acetone to remove loose particles
After sonication and crushing (large lumps are gently crushed and crushed with a spatula)
It was dried and stored.
Adjust the size of beads by changing the amount of PFPS used during polymerization
FIG. 1 shows this relationship. FIG. 1 illustrates the use of different amounts of PFPS in accordance with the present invention.
5 is a graph of the average value and the standard deviation of the beads manufactured as described above. Standard is 5 ml total volume
Prepared using 2 g of monomer in it (see Table 1). Form a stable emulsion
The minimum amount of PFPS possible is 10 mg, but this sample is also very agglomerated.
I was in it. When PFPS is used at 150 mg or more, extremely small and irregular particles of 1-2 μm
Only a child was obtained. No beads were found in these samples.Comparative example
Two commercially available fluorinated surfactants (polyfluoroalcohol (PFA-1) and
Luorad 430), homopolymer of acryloyl PFA-1, acryloyl PFA-1
Series of random copolymers of styrene and styrene, methyl methacrylate or methacryl
Benzyl acrylate and acrylates with perfluoroester and PEG groups
Graft copolymers containing the main chain were also evaluated as stabilizers. However, this
Most of them turned out to be ineffective. Emulsions quickly “creamy
The reaction is hindered by the high density of dispersant generated,
The dispersed droplets coalesced.
When polyacryloyl PFA-1 was evaluated alone, it was found that
To give emulsions with sufficient stability to give good quality beads. Unfortunately
Of the beads formed on the extremely hydrophobic surface after polymerization due to their low solubility.
It was very difficult to remove this surfactant from the surface.
Copolymer of acryloyl-PFA-1 and acryloyl-PEG2000MME (
The most effective emulsions can be obtained using a molar ratio of 20: 1 with the latter being PFPS).
Was.Properties of molecularly imprinted beads size
The type of emulsification depends on the polymerization method and the resulting molecularly imprinted beads.
Affect. A preferred method involves stirring at about 2000 rpms for about 5 minutes.
With this method, beads with a size of 2 to 25 μm have excellent uniformity.
And reproducibility. Five separate polymerizations using 25 mg of PFPS as emulsifier
The average bead size was 19.7 μm and the standard error was 0.6
μm.
Emulsification in an ultrasonic bath for 5 minutes, including significant amounts of small particles,
Distribution was very extensive. If you have larger beads, i.e. 40 μm
If you want 100 μm beads, shake well 3-4 times normally in a tube.
The fruit was obtained.
The polymerization temperature also affected the polymerization method and the resulting beads. ABDV as initiator
Tried to start with heat at 45 ° C, but only small and irregular pieces were obtained.
Was done. Initiating polymerization by UV at 4 ° C resulted in very large masses
wait. Due to the proximity to the UV lamp, the temperature increased somewhat during the polymerization,
Most polymerizations were performed at ambient temperature (about 20 ° C), ie, above about 18 ° C. very
In a warm climate, that is, when the ambient temperature reaches 30 ° C,
Small beads are obtained, which gives reproducible results
Suggests that the polymerization temperature may also affect the size of the beads.
Further, the polymerization is carried out in a range of solvents commonly used in molecular imprinting, for example,
Runs were also made in lume, toluene, acetonitrile and acetone. In this polymerization method,
All of these solvents can be used and are therefore almost always used for imprinting.
Therefore, this law is appropriate. However, preferred solvents are chloroform and toluene.
And acetone. The size and surface structure of the obtained beads are
It also depends on the nick solvent. In a "standard" polymerization, 25 mg PFPS was used.
If toluene (26 μm ± 12 μm-mean ± SD) is also acetone (52 μm ± 15 μm)
Also gave larger beads than chloroform (18 pm ± 8 pm).Bead size distribution
The beads were suspended in acetone, dried on a microscope slide, and
Approximately 150 beads were measured randomly using the reference line of the microscope. The magnification is
Either 100 × or 400 × was used depending on the particle size. Some sumps
Le also filmed with SEM. The measurements obtained from these images are optical measurements
Well agreed with the results obtained fromSEM
Place polymer beads on aluminum pegs, Polaron E5150 Gold
Sputter coating was performed with 15 nm gold using a coater. Furthermore, under different conditions
To compare the size, surface and pore structure of the manufactured beads, ISI 100A
Images were obtained at 25 kV using SEM. Scanning electrons of some granular polymer products
Micrographs are shown in FIGS. 2a-2e. The method of the present invention can be used for various porogenic solutions.
By using a medium, substantially spherical beads, that is, EDMA (2a-2
d) and give a polymer based on TRIM (2e). Surface depression
The incidence of defects such as small holes is due to water-based suspension polymerization in water.
Somewhat higher than the incidence normally observed in The form of the beads is suitable for suspension polymerization.
Thus, as symbolized by the beads made, they are slightly denser and more slippery.
The kana surface covers the more porous structure inside.
Beads made using acetone as a porogenic solvent (FIG. 2d)
Was different. They are manufactured using chloroform or toluene
Larger and the surface morphology is very rough, and moreover,
There were many "debris". Using toluene as a porogenic solvent
The beads produced have a lower surface shell density than those produced with chloroform.
The internal structure was somewhat porous. FIG. 2b shows beads of polymer PF9
However, this has a lower percentage of crosslinking than the beads (polymer PF2) of FIG. 2a.
The beads in FIG. 2b are much more irregular and distorted, indicating that their particles
Are still much softer and more prone to deformation, so
It suggests that it tends to be distorted. The internal form of these beads is a polymer
It is also clear that it is more open and porous than PF2 beads. this
This may contribute to the latter higher HPLC performance. FIG.
The beads in (c) are PF13 beads, and the beads in FIG. 2 (e) are PF15 beads.
Is shown.HPLC
The polymer beads produced according to the invention are molecularly imprinted
And the properties of the recognition sites are at least as high as those obtained by conventional bulk polymerization.
Imprint using Boc-Phe to confirm that it is as good as
A series of polymers were evaluated by HPLC. This system is available at Boc-Phe
There is a great deal of information on the properties of traditionally milled bulk polymers that have been imprinted.
It was chosen because it can be obtained.
Suspend beads in chloroform-acetone mixture (17: 3) by sonication
And slurries the slurry into 10 cm x 0.46 cm or 25 cm x 0.46 cm stainless steel.
In a column, use an air driven fluid pump to remove the solvent.
Filled at 300 bar as seton. Use 250 ml of methanol: vinegar
Wash with acid (9: 1) and wash with chloroform containing 0.1% or 0.25% acetic acid.
I was in equilibrium. 10 μg of Boc-D or L-Phe in 20 μl of solvent, or 20 μl
g of the racemate and record the chromatogram at 254 nm at a flow rate of 0.5 ml / min.
Was. Also, some separations use higher flow rates and higher loading compound loading
Stay
went. Chromatographic parameters were calculated using standard theory.
The results for the HPLC evaluation of the six polymers are summarized in Table 2.
As the ratio of MAA to print molecule increases, non-specific interactions increase.
Retention time is increased, which further increases the capacity factor.
ors) increase. However, the α value is almost constant at about 1.8. This value is
The values obtained under the same conditions for the crushed and sieved bulk Boc-Phe polymer (1.7
(Ranging from 7 to 2.17). The separation was performed with a MAA: Boc-Phe ratio of 12: 1.
It was found to be 0.83 for the 10 cm column. Polymer
-With longer columns (25 cm) of PF11, the
The results were close to those of the enantiomeric Vaseline resolution reported in US Pat. This minute
The chromatogram of the separation is shown in FIG. Polymer PF9 with only 62.5% cross-linking
The ratio of lint molecules: MAA is the same, but the cross-linking is greater than 75% polymer PF11.
Got good results. Previously, an increase in the degree of cross-linking within this range has been shown to improve separation.
However, this was not observed in these examples. these
It is impossible to change the parameters independently, increasing the number of binding sites
Does separation improve even if the morphology of the polymer is changed by reducing cross-linking?
Since it is unknown, PF11 is manufactured by reducing the amount of print molecules used.
(See Table 1). From these observations, it can be seen that the improvement in separation depends on many compositions and
It can be seen that this can be achieved by carefully optimizing the working variables.
It can be even better if the bead polymerization method is simplified and its speed is increased.
Polymers based on TRIM, a trifunctional crosslinker, are a series of di- and tri-
For peptides, resolution and capacity are higher than for EDMA-based polymers.
It has already been reported that it is much better. The suspension polymerization method according to the present invention
To evaluate Boc-L-Phe imprints on TRIM based polymers
Manufactured in. Beads produced using 100 mg of PFPS (PF15)
Beads with a diameter of 5.7 μm and made with 25 mg of PFPS (PF16) have an average
18.8 μm in diameter, which uses the same amount of stabilizing polymer and bases EDMA
This is very close to the value expected to be obtained for the polymer used. in this way,
With respect to bead size prediction, TRIM and EDMA have very similar properties.
It is thought to show. An SEM image of the PF15 beads is shown in FIG. 2e. These
When tested by HPLC, the size of the block
Listed
Such an excellent division was possible. This packed column has very low back pressure,
Advanced separation could be achieved even at very high flow rates. Figures 4a-4e show that the flow rate is 0.5-5
ml / min, i.e., 0.5 ml / min, 1 ml / min, 2 ml / min, 3 ml / min and 5 ml / min.
It shows the chromatogram of the run. Between 0.5 ml / min and 2 ml / min
Almost no difference was observed, indicating that the diffusion rate of these small beads was high.
It suggests. Back pressure was very low and resolution was excellent (0.5, 1 and 2 ml
F / g = 0.89, 0.89, and 0.85, respectively). 5 ml / min (back pressure 91.
4 kg / cmTwo, 1300 psi) provided reasonable resolution (f / g = 0.61). Crush
Random particles smaller than 25 μm are usually screened at flow rates above 1 ml / min.
Did not give enough results. Using 5 μm crushed bulk polymer
Difficult to work with. How to avoid high back pressure in HPLC columns
Although various restrictions are required, sieving less than 10 μm is not possible,
An alternative size sorting method is required. The result is
Polymer can be used to prepare the column, as well as the performance of the resulting column.
Has significant advantages over "traditional" ground and sieved block polymers.
Suggests that
In addition, the stabilizer of the present invention is basically chemically inert, and thus is a water-sensitive monomer.
-Units, for example for the production of granular polymers containing acid chlorides or anhydrides,
It is believed that it can be used as a dispersant.
The foregoing invention has been described in detail, using figures and examples, to facilitate understanding thereof.
However, the skilled artisan is aware of the requirements described herein and defined in the appended claims.
Some changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention as described.
It is clear that improvements and improvements are possible.
【手続補正書】
【提出日】1998年1月23日
【補正内容】
全文訂正明細書
分子的にインプリントされた粒状ポリマー及び同ポリマーの
ペルフロオロカーボン液中における安定化懸濁重合発明の分野
本発明は、分子的にインプリントされた(molecularly imprinted)ポリマー支
持体、及びこれら支持体の製法に関する。さらに詳述するならば本発明は、次式
を有する安定化コポリマー使って行う懸濁重合法を用い、プリント分子(print m
olecule)の回りに重合可能な官能性モノマーを配列させることを含む。式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1SO2
N(C2H5)C2H4-Oであり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oまたは(Z)tCH3O(CH2CH2
O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは1から20であり;
mは0から約500であってもよく;
pは少なくとも1であり;
qは0または正数であってもよく;
rは1−20、好ましくは1または2であり;
sは0または1であり;及び
tは0または1である。
本発明のポリマー支持体は、粒状形が好ましく、これはアミノ酸、アミノ酸誘導
体、医薬化合物及び多糖の分離または分割を可能にする。発明の背景
型取り(templating)とも呼ばれる分子インプリント(molecular imprinting)は
、キラル分離に用いられており、これにはプリント分子の回りに重合可能な官能
性モノマーを配列することが含まれる。これは、プリント分子と官能性モノマー
と
の間の水素結合、イオン対相互作用等のような非共有相互作用を利用して行うか
(非共有インプリント)、またはその可逆共有相互作用によって行う(共有イン
プリント)。得られた錯体をさらに重合によって添合し、高度に架橋した多孔性
ポリマーマトリックスとする。プリント分子を抽出すると、ポリマー内には特殊
な形の部位と、原型のプリント分子に対応する官能基が残る。Mosbach,K.,Tr
ends,Biochemical Sciences,7,92-96(1994);Wulff,G.,Trends,Biote
chnology,11,85-87(1993);及びAndersson 等,Bioseparations(Ngo.T.T
.編),pp.383-394 のMolecular Interactions.
種々のラセミ化合物は、分子インプリントすることによって分割される。And
ersson 等,Bioseparations(Ngo.T.T.編),Plenum Press,pp.383-394(19
93)のMolecular Interactions における“アミノ酸誘導体”;Fischer等,J
.Am.Chem.Soc.,113,9358-9360(1991)における“薬剤”;Kempe 等,J.C
hromatogr.,664,276-279(1994);Wulff 等,J.Org.Chem.,56,395-400(1
991)における“糖類”;及びMayes 等,Anal.Biochem.,222,483-488(1994)
を参照。多くの場合、バセリン分割(Baseline resolution)が行われている。
他のキラルな固定相とは対照的に、分子的にインプリントされたポリマーの利
点は、エナンチオマーの溶出順が予測可能なことである。インプリント可能な支
持体はバルク重合法により製造されるが、ここでは多孔性ポリマーのブロックを
製造するため、ポロジェニック(porogenic)な溶媒が用いられる。しかしバルク
重合支持体は、分離カラム及び分析プロトコルに用いる際には、潰して粉砕し、
篩分けして適当な粒子サイズにしなければならない。例えば、クロマトグラフィ
ーによる測定の場合、通常25μm未満のポリマー粒子を用いる。しかし、バル
ク重合法でこのように小さな粒子を供給するためには粉砕法を用いることになり
、これは満足すべきものではない。粉砕法では、不揃いな形の粒子と、過剰で望
ましからざる量の“細粒”とが得られる。通常粉砕したポリマーのうち、使用可
能な粒子として回収されるのは50パーセント(50%)未満である。一般に、不揃
な粒子ではクロマトグラフィー用のカラム充填は効率よく行えず、スケールアッ
プの段階でしばしば困難に直面することが分かっている。しかし、形の揃った粒
子、例えば粒状ポリマーならば、ほとんどの場合に好ましいと言えよう。また粉
砕法
は、細粒を除去するための処理ステップ、すなわち沈降ステップをさらに必要と
する。これは経費もかかるし、時間も浪費する。バルク重合とそれに必要な粉砕
法とが、この従来法の労力を厳しく、浪費的で受け入れがたいものにしている。
インプリント分子を含有しうるアクリルモノマーからビーズ(beads)を製造す
るため、懸濁及び分散重合法を用いようとする試みがなされてきた。理論上、こ
れら懸濁及び分散重合法は、バルク重合に代わり得るものとされてよいはずであ
る。しかしながら、現存の懸濁及び分散法は、比較的疎水性の高いモノマーを用
いるため、連続相として水または極性の高い有機溶媒(例えば、アルコール)を
用いることから、満足すべきものとは言えない。これらの溶媒は、プリント分子
と特定な相互作用を持つことから、溶媒と官能性モノマーとの競合のため、ほと
んどの共有及び非共有インプリント混合物とは非相溶性である。懸濁重合法では
、溶媒をかなりモル過剰で用いるため、その溶媒がモノマー相を飽和させ、官能
性モノマーとプリント分子との相互作用の数及び強さを著しく減少させる。さら
に、酸性のモノマーは水に溶解性が高いため、恐らくモノマーのランダムな共重
合及び架橋は起こらない。また水溶性のプリント分子は、水相中に分配されてし
まうために失われてしまう。予想できないことではなかったが、水中で懸濁重合
することにより、分子的にインプリントされたポリマービーズを製造しようとす
る試みは、非常にお粗末な結果しか得られなかった。Damen 等,J.Am.Chem.
Soc.,102,3265-3267(1980);Braun 等,Chemiker-Zeitung,108,255-257
(1984)
官能性モノマーとプリント分子との間に安定な共有または金属キレート結合があ
る場合には、水性条件での使用が可能となるであろう。
また完成した粒状シリカの細孔網状組織(pore network)中でインプリントする
ことにより、複合ビード粒子(composite beaded particles)を製造しようとする
試みもなされてきた。Norrlow 等,J.Chromatogr.,299,29-41(1984);Wul
ff 等,Reactive Polymers,3,261-2757(1985)またはTRIM.しかしなが
らこの方法は、注意深く操作することが必要とされ、さらに単位カラムにつきイ
ンプリントされたポリマーの量は、ビーズそれ自身によって必然的に減少する。
Sellergren,B.,J.Chromatogr.,673,133-141(1994)及びSellergren,
B.,Anal.Chem.,66,1578-1582(1994)には、分子インプリントに極性溶媒混
合物中での分散重合を用いたことが報告されている。この方法では、通常のビー
ズというよりもむしろランダムな沈降物が得られる。評価し得る結果は、高度に
装填された(charged)プリント分子が得られたということのみで、これは恐らく
競合する溶媒効果があったためであろう。
従って、簡単で再現性があり、得られるインプリントの質に妥協することなく
、さらに粉砕及び篩分け装置を必要としない分子インプリントを含む、粒状ポリ
マーの製法が必要とされている。また分子インプリントされたポリマーが均一で
あることも求められている。発明の概要
本発明は、分子インプリントされたポリマー支持体、及び懸濁重合によるそれ
らの製造に関する。本発明による懸濁法は、分散相としてポリオキシエチレンエ
ステル基を含むペルフルオロカーボン液を用いることによる分子インプリント法
を提供する。ペルフルオロカーボン-ポリオキシエチレンエステルを含む類の化
合物は、分子インプリントする時の認識過程(recognition process)で必要と
される官能性モノマーとプリント分子との相互作用を妨げない。“支持体”の粒
子サイズは、安定化ポリマーの量、または撹拌の方法を変えることにより、約2
μmから約100μmまでが調節が可能である。
従って本発明の目的は、インプリントされたポリマーを、粒状で、しかも使用
可能な物質のほぼ定量的な収率で簡単に製造しうる方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、懸濁重合の過程で、官能性モノマーとプリント分
子との相互作用を妨げることなく、エマルションを安定化させるフルオロカーボ
ンコポリマーを提供することにある。
さらなる目的は、官能性モノマー、架橋剤、プリント分子、開始剤及びポロジ
ェニック溶媒のエマルションを安定化させることである。
本発明のもう一つの目的は、サイズが約2μmから約100μmの分子的にイン
プリントされたポリマービーズを、高収率で提供することにある。
本発明のさらなる目的は、低い背圧、高速拡散、さらに高い流速での優れた分
離をもたらす、約2−5μmの小さなビーズ充填を提供することにある。
これら及び他の目的及び利点は、以下の説明及び添付の図を見ることで、より
明らかになるであろう。図の簡単な説明
図1は、20mlのPMC中に、1.84gのEDMA、0.16 gのMAA、4.2 gのクロ
ロホルム、及び20mgのAIBNを乳化させて含む“標準的重合”のために加えた
PFPSの量に対して、ビーズの直径をグラフに示したものである。
図2a-2eは、本発明に従ってPMC中での懸濁重合により製造したビーズ
の走査電子顕微鏡写真である。ここではビーズをアルミニウムのペグ(pegs)上に
置き、ポーラロン(polaron)E5150コーターを用いて 15 mmの金でスパッターコ
ートした。映像はISI 100A SEMを用いて 25 kVで撮った。倍率は 500×
である。2(a)PF2;2(b)PF10;2(c)PF13;2(d)PF14;2(e)PF15.
図3a-3eは、実施例PF15(5 μmのTRIMビーズ)の 25 cmカラムで、
Boc-D,L-Pheを分離した際のHPLCの痕跡を示したものである。条件:カ
ラムはクロロホルム+0.25%酢酸で平衡状態にした;20 μlの移動相中の 1 mg
のBoc-D,L-Pheを注入し、同溶媒を用い、流速を3(a)0.5 ml/分;3(b)1 ml
/分;3(c)2 ml/分;3(d)3 ml/分;3(e) 5 ml/分で溶出した。0.5 ml/分の時
、f/g=0.89、Rs=1.36 及びα=1.52 で、f/g 値は、0.5、1、2、3 及び 5 ml
/分の時、それぞれ0.89、0.89、0.85、0.76 及び 0.61 であった。発明の詳細な説明
本発明により、ポリオキシエチレンエステル基を含む液体のペルフルオロカー
ボン中で形成される、非共有インプリント混合物のエマルションをベースとした
懸濁重合法が提供される。従来の懸濁及び分散法は、そのほとんどが、比較的疎
水性のモノマーのための移動相として水または極性の高い有機溶媒(例えばアル
コール)を用いており、この点で十分に満足すべきものではない。従って、別な
アプローチが求められている。本発明は、この“別なアプローチ”を提供するも
のである。さらに従来法の問題点、例えば、プリント分子と特定な相互作用を持
つことから、溶媒と官能性モノマーとの競合のため、ほとんどの共有及び非共有
インプリント混合物とは非相溶性の溶媒は、回避される。本発明では、プリント
分子と官能性モノマーとの間の認識に必要とされる相互作用を妨げる分散剤を使
わずに済む。本発明では、モノマー、架橋剤、プリント分子、ポロジェニック溶
媒、及びフッ素化界面活性剤を含む、適正に安定なエマルション液体粒子(dropl
ets)を造るため、ポリオキシエチレンエステル基をも含めたペルフルオロカーボ
ンポリマーを用いる。その際、表面をインプリントするためのプリント分子は一
緒の場合もあるし、そうでない場合もある。
本発明の安定/分散剤は、一般的に次式:
により定義され、式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1SO2
N(C2H5)C2H4-Oであり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oまたは(Z)tCH3O(CH2CH2
O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;
rは 1-20、好ましくは 1 または 2 であり;
sは 0 または 1 であり;及び
tは 0 または 1 である。
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-OH及び(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4
-OHのアクリル化モノマーから形成される、ブロック、トリブロック及びマル
チブロックコポリマーも本発明の範疇に含まれる。本発明の好ましい安定/分散
剤は、式:
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーAと、式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H4O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーBとを含むコポリマーで、式中nは 1 から 20 で、mは
0 から 500 である。好ましくは、nが 7.5で、mは約 43である。もっとも好ま
しい安定/分散剤は、次式:
で定義され、これは懸濁重合法により、球状のビーズを高収率で製造することが
できる。式中、
XはCnF2n+ISO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
YはZtCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oで、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;
sは 0 または 1 であり;及び
tは 0 または 1 である。
好ましくは、m=約 7.5、n=約 43、p=約 19、及びq=約 1 である。m、n、
p及びqの値は、必ずしも整数でなくてもよい。
本発明の安定剤を用いることにより、プリント分子と官能性モノマーとの間の
、水素結合、イオン対相互作用等のような非共有相互作用を利用しても(非共有
インプリント)、または可逆共有相互作用によっても(共有インプリント)、ビ
ーズの物理的性質の目的は達成される。形成された錯体をさらに重合によって添
合し、異種のアクリルモノマーの共重合から得られる高度に架橋した多孔性ポリ
マーマトリックスとする。プリント分子を抽出すると、ポリマー内部には特殊な
形の部位と、原型のプリント分子に対応する官能基が残る。
本発明で使用可能なプリント分子には以下のものが含まれるが、これらに限定
されるものではない。
1.D-及びL-Boc トリプトファン
2.D-及びL-Boc フェニルアラニン
3.D-及びL-フェニルアラニン
4.D-及びL-Boc-プロリン-N-ヒドロキシ琥珀酸イミドエステル
5.D-及びL-Cbz-トリプトファン
6.D-及びL-Cbz-アスパラギン酸
7.D-及びL-Cbz-グルタミン酸
8.D-及びL-Cbz-トリプトファンメチルエステル
9.ニトロフェニルα及びβ,D-,L-ガラクトシド
10.(S)-(-)-チモロール
11.D-フルクトース
12.D-ガラクトース
13.フェニルα-D-マンノピラノシド
14.アクリルα及びβ-グルコシド
15.(R)-フェニル琥珀酸
16.Ac-L-Trp-OEz
17.L-PheβNA
18.L-LeuAn
19.L-PheAn
20.L-PheGlyAn
21.L-MenPheAn
22.L-PyMePheAn
23.L-PLPheAn
24.N-Ac-L-Phe-L-Trp-OMe
25.ジアゼパム
26.プロプラノロール
27.エフェドリン
ただし、以下の非限定実施例中では、Boc-D-及びL-Phe、及びL-Pheを用
いた。試薬の調製
モノマー
ジメタクリル酸エチレングリコール(EDMA)及びメタクリル酸(MAA)
(Merck、ドイツ、Darnstadt)は使用前に減圧蒸留した。トリメタクリル酸ト
リメチロールプロパン(TRIM)(Aldrich Chemie、ドイツ、Steinheim)
、スチレン(Aldrich)、メタクリル酸メチル(MMA)(Aldrich)及びメタ
クリル酸ベンジル(BMA)(Polysciences、マサチューセッツ州、Warringt
on)は、そのまま使用した。2,2′-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(A
IBN)は、ベルギー、Goel のJanssen Chimica から入手した。
2-(N-エチルペルフルオロアルキルスルフォンアミド)エタノール(PFA-1
)(Fluorochem、英国、Old Glossop)、PEG2000 モノメチエルエーテル
(MME)(Fluka Chemic A.G.、スイス、Buchs)及びPEG350MME(
Sigma、ミズーリ州、St.Louis)は、ジクロロメタン中、塩化アクリロイル及
びトリエチルアミンとの反応によってそれらのアクリレートとしたが、これらは
購入も可能である(それぞれFluorochem 及びPolysciences から)。ペルフル
オロ(メチルシクロヘキサン)(PMC)及びフルオラド(Fluorad)FC430 も、
Fluorochem から入手した。インプリント分子
Boc-D-Phe、Boc-L-Phe 及びBoc-D,L-Pheは、Bachem A.G.(ス
イス、Bubendorf)から入手した(Boc=t-ブトキシカルボニル;Phe=フェ
ニルアラニン)。ポロジェニック溶媒
クロロホルム(CHCl3)(HPLC用)は、インプリントの際にポロジェニ
ック溶媒として用いるため、塩基性のアルミナカラムを通してエタノールを除去
し、モレキュラーシーブを入れて保存した。HPLC用にはそのまま用いた。ト
ルエンはナトリウムで、アセトンはモレキュラーシーブで使用前に乾燥した。他
の溶媒は、分析用以上の級のものをそのまま使用した。安定剤の調製
本発明によるエマルションの安定/分散ポリマー(PFPS)は、そのほとん
どが式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
YはZtCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oで、Zはプリント分子であり;
nは 1 から 20 であり;
mは 0 から約 500 であってもよく;
pは少なくとも 1 であり;
qは 0 または正数であってもよく;及び
tは 0 または 1 であり、
特に、nは約 7.5、mは約 43、pは約 19、及びqは約 1 である。実施例 1
4 g(7.2ミリモル)のアクリロイルPFA-1
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-O-CO-CH=CH2
と、0.76 g(0.36ミリモル)の式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H4-O-CO-CH=CH2
で定義されるアクリロイルPEG2000MMEとを 10 mlのクロロホルムに溶かし
た。上記式中、nは約 7.5、mは約 43 である。24 mg(76 μモル)のAIBN
を加え、窒素を 5 分間流すことにより溶解した酸素を除去した。さらにこの管
をシールし、震盪水浴中、60℃で 48 時間、内容物を重合させた。得られた溶液
は若干濁っていたが、これは冷やすと一層濁った。溶媒は減圧下、30℃でゆっく
りと留去し(発泡を避けるために)、さらに減圧下、60℃で留去するとほとんど
除去された。得られたポリマーは粘着性のある淡黄色のペーストで、これはそれ
以上処理することなく用いた。
他のポリマー安定剤は、モノマーと1モル%のAIBNとを適当な比で用い、
同様な方法で合成した。全てはクリームから琥珀色のポリマーとして得られ、そ
れらはその組成によってガラス状から柔らかいペーストまで様々であった。懸濁重合
20 mlのPMCをちょうど飽和させるのに必要なポロジェニック溶媒の量を決
定した。50 mlの珪ホウ酸ガラス管中で、必要量のPFPSを同量のポロジェニ
ック溶媒に溶かし、そこへ 20 mlのPMCを加えて乳光エマルションとなるよう
、均一な白色になるまで震盪させた。5 mlの“インプリント混合物”(表1)を
加え、2000 rpmで 5 分間撹拌しながら乳化させた。
*本発明に従って製造したビーズは、表の第1欄にPFコード番号で記載され
ており、これは比較実施例においても同様である。
本発明の全ての重合において用いられた重合装置には、50 mlの珪ホウ酸ガラ
ス管が含まれるが、この管にはスクリューの蓋が付いており、中央にはステンレ
ス鋼の平刃撹拌機(flat blade stirrer)の回転軸を通すための穴が開けられてい
る。この平刃撹拌機は、管の長さの約 1.5 倍である。この穴を通しての蒸発を
抑えるため、ゴムのシールを用いた。蓋にはもう一つ小さな穴があり、注射針を
使って管の中に窒素気流を送り込めるようになっている。管をレトルトスタンド
(retort stand)中に垂直に立て、頭上(overhead)撹拌機で撹拌した。管から約 5
cm離れたところにUVランプを置き、反射光を最大にするため、そのランプと
管とをアルミ箔で包んだ。
上記表1でPF1−PF16 としたエマルションを調製して、窒素で 5 分間パ
ージした反応器の中に入れ、さらにそのエマルションを、室温で緩やかな窒素気
流下 500 rpmで撹拌しながら、366 nmのUVを照射して重合させた。重合は 3
時間続けた。得られたポリマー粒子(ビーズ)をガラス濾過器で濾過し、PMC
を回収した。このビーズをアセトンで十分に洗浄し、遊離した粒子の固まりを超
音波処理して粉砕した(大きな固まりはスパチュラで静かに潰して粉砕した)後
、これを乾燥及び貯蔵した。
重合の際に用いるPFPSの量を変えることによって、ビーズのサイズを調節
し、この関係を図1に示した。図1は、異なる量のPFPSを用い、本発明に従
って製造したビーズの平均値と標準偏差とのグラフである。標準物は総量 5 ml
中にモノマーを 2 g用いて製造した(表1を参照)。安定なエマルションを形成
可能なPFPSの最低量は 10 mgであるが、このサンプルには固まりも非常に多
く入っていた。PFPSを 150 mg以上用いると、1-2 μmの極小さく不揃いな粒
子のみが得られた。これらのサンプルにビーズは見当たらなかった。比較例
二種の市販のフッ素化界面活性剤(ポリフルオロアルコール(PFA-1)及びフ
ルオラド430)、アクリロイルPFA-1 のホモポリマー、アクリロイルPFA-1
とスチレンとの一連のランダムコポリマー、メタクリル酸メチルまたはメタクリ
ル酸ベンジル、及びペルフルオロエステル基とPEG基の付いたアクリレートの
主鎖を含むグラフトコポリマーも、安定剤として評価した。しかしながら、これ
らのほとんどは有効ではないことが判明した。エマルションを迅速に“クリーミ
ング”することにより、発生した高密度の分散剤により反応は妨げられ、従って
、分散した液滴は融合した。
ポリアクリロイルPFA-1 を単独で評価したところ、これは懸濁重合するの
に十分な安定性を持ったエマルションを与え、良質のビーズを与えた。残念なこ
とにその溶解性が低いため、重合後、極めて疎水性の高い表面にできたビーズの
表面からこの界面活性剤を取り除くことは非常に困難であった。
アクリロイル-PFA-1 とアクリロイル-PEG2000MMEとのコポリマー(
モル比 20:1 後者がPFPS)を用いると、最も有効なエマルションが得られ
た。分子的にインプリントされたビーズの性質 サイズ
乳化の種類は、その重合法及び得られる分子的にインプリントされたビーズに
影響を与える。好ましい方法には、約 2000 rpmsで約 5 分間撹拌することが含
まれており、この方法によれば、サイズが 2 から 25 μmのビーズが優れた均一
性及び再現性で得られた。乳化剤としてPFPS 25 mgを用い、五回の別な重合
を異なる日に行ったところ、平均のビーズサイズは 19.7 μm、標準誤差は 0.6
μmであった。
超音波浴中で 5 分間乳化させると、かなりの量の小さな粒子を含め、サイズ
の分布は非常に広範囲に渡った。もしも大きめなビーズ、すなわち 40 μmから
100 μmのビーズを望むのであれば、管の中で 3-4 回普通に震盪させると良い結
果が得られた。
重合温度も重合法及び得られるビーズに影響を与えた。開始剤としてABDV
を用い、45℃で熱による開始を試みたところ、小さくて不揃いなかけらのみが得
られた。4℃でUVにより重合を開始させると、非常に大量の固まりができてし
まった。UVランプに近接しているため、重合中にいくらか温度が上昇したが、
ほとんどの重合は周囲温度(約 20℃)、すなわち約 18℃以上で行った。非常に
暖かい気候、すなわち周囲温度が 30℃に達するような時に行った重合では、若
干小さなビーズが得られており、このことは、再現性のある結果を与える一方で
、
重合温度もまたビーズのサイズに影響を及ぼしうることを示唆している。
また重合は、分子インプリントで通常用いられる範囲の溶媒、例えばクロロホ
ルム、トルエン、アセトニトリル及びアセトン中でも行った。本重合法では、こ
れら全ての溶媒が使用可能であり、よってインプリントするほとんどの場合にお
いて、本法は適切と言えよう。ただし、好ましい溶媒はクロロホルム、トルエン
及びアセトンである。得られたビーズのサイズ及び表面構造は、用いるポロジェ
ニック溶媒にも依る。“標準的”重合においては、25 mgのPFPSを用いた場
合、トルエン(26 μm±12 μm−平均値±SD)もアセトン(52 μm±15 μm)
も、クロロホルム(18 pm±8pm)よりも大きなビーズを与えた。ビーズサイズの分布
アセトン中にビーズを懸濁させたものを顕微鏡のスライド上で乾燥させ、光学
顕微鏡の基準計数線を用い、約 150個のビーズをランダムに測定した。倍率は、
粒子サイズによって 100×または 400×のいずれかを用いた。いくつかのサンプ
ルはSEMによって映像にもした。これらの映像から得た測定値は、光学的測定
から得た結果と十分に合致した。SEM
ポリマービーズをアルミニウムペグの上に置き、ポーラロンE5150 ゴールド
コーターを用いて 15 nmの金でスパッターコートした。さらに、異なる条件下で
製造されたビーズのサイズ、表面及び孔の構造を比較するため、ISI 100A
SEMを用い、25 kVで映像を得た。いくつかの粒状ポリマー製造物の走査電子
顕微鏡写真を、図2a-2eに示す。本発明の方法は、様々なポロジェニック溶
媒を用いることによって、実質的に球状のビーズ、すなわちEDMA(2a-2
d)及びTRIM(2e)をベースとするポリマーを与える。表面のくぼみまた
は小さな穴のような欠陥の発生率は、水中で水をベースとした懸濁重合をした際
に通常観察される発生率よりもいくらか高い。そのビーズの形態は、懸濁重合に
よって造られたビーズに象徴されるように、僅かではあるがより稠密でより滑ら
かな表層が、内部のより多孔性な構造を覆っている。
ポロジェニック溶媒としてアセトンを用いて製造したビーズ(図2d)は、他
のものとは異なっていた。それらは、クロロホルムまたはトルエンを用いて製造
したものより大きくて表面の形態は非常に粗く、さらにそれらの表面にはより多
くの“屑(debris)”が付いていた。ポロジェニック溶媒としてトルエンを用いて
製造したビーズは、クロロホルムで製造したそれよりも表面外殻の稠密性が低く
、内部構造はいくらか多孔性であった。図2bはポリマーPF9 のビーズを示し
ているが、これは図2aのビーズ(ポリマーPF2)よりも架橋の割合が低い。
図2bのビーズははるかに不揃いで歪んでおり、これはそれらの粒子が重合の間
もずっと柔らかく、変形し易い状態にあり、そのため、剪断または衝突によって
歪み易い傾向があることを示唆している。これらビーズの内部形態が、ポリマー
PF2 のビーズよりも開放的(open)で、多孔性であることも明らかである。この
ことが、後者のより高いHPLC性能の一因となっているのかもしれない。図2
(c)のビーズはPF13 のビーズを、さらに図2(e)のビーズはPF15 のビーズ
を示している。HPLC
本発明に従って製造されたポリマービーズが分子的にインプリントされており
、さらにその認識部位の性質が、少なくとも従来のバルク重合により得られたビ
ーズと同程度に優れていることを確かめるため、Boc-Pheを用いてインプリン
トした一連のポリマーをHPLCで評価した。このシステムは、Boc-Pheでイ
ンプリントとされた従来の粉砕バルクポリマーの性質に関する情報が、非常に多
く得られることから選ばれた。
ビーズを超音波処理によってクロロホルム-アセトン混合物(17:3)中に懸濁
させ、そのスラリーを 10 cm×0.46 cmまたは 25 cm×0.46 cm のステンレス鋼
のカラム中に、空気駆動液体ポンプ(air driven fluid pump)を用い、溶媒をア
セトンとして、300 バールで充填した。このカラムを 250 mlのメタノール:酢
酸(9:1)で洗浄し、さらに酢酸を 0.1%または 0.25%含むクロロホルムで平
衡状態にした。溶媒 20μl中の 10 μgのBoc-DまたはL-Phe、または 20 μg
のラセミ体を注入し、そのクロマトグラムを流速 0.5 ml/分、254 nmで記録した
。またいくつかの分離は、より高い流速で、さらに充填化合物をより多量に用い
て行った。クロマトグラフィーのパラメーターは、標準的理論を用いて計算した
。
六種のポリマーのHPLC評価に関する結果を表2に要約する。
プリント分子に対するMAAの比が大きくなると、非特定な相互作用が増えるた
めに保持時間が長くなり、さらにそれによって容量のファクター(capacity fact
ors)が増大する。しかし、α値は約 1.8 でほとんど一定である。この値は、粉
砕して篩分けしたバルク Boc-Pheポリマーに関して同条件下で得られた値(1.
77 から 2.17 の範囲)と非常に近い。分割は、MAA:Boc-Pheの比が 12:1
の時に最も良く、10 cmカラムに関しては 0.83 であることが分かった。ポリマ
ーPF11 のより長いカラム(25 cm)を用いると、バルクポリマー(クロマトグ
ラムは示されていない)に関して以前に報告されていたエナンチオマーのバセリ
ン分割に近い結果が得られた。架橋が僅か 62.5%のポリマーPF9 は、プリン
ト分子:MAAの比は同じであるが、架橋が 75%のポリマーPF11 よりも良い
結果を得た。以前、この範囲内で架橋度が増すと、分離が向上することを示して
きたが、これらの実施例においては、このことは観察されなかった。これらのパ
ラメーターを独立して変えることは不可能であり、結合部位の数を多くしたり、
架橋を少なくすることでポリマーの形態を変化させても、分離が向上するか否か
は不明であることから、用いるプリント分子の量を減らしてPF11 を製造した
(表1を参照)。このような観察結果から、分離の向上は、多くの組成及び作業
変数を慎重に最も良いものとすることによって達成され得ることが分かる。ビー
ズ重合法を簡潔にし、その速度を高めれば、さらに優れたものになり得る。
三官能価架橋剤であるTRIMをベースとするポリマーは、一連のジ及びトリ
ペプチドに関して、EDMAをベースとするポリマーよりも分割能及び耐容量が
遥かに優れていることが既に報告されている。本発明による懸濁重合法をさらに
評価するため、Boc-L-PheのインプリントをTRIMをベースとするポリマー
中で製造した。100 mgのPFPS(PF15)を用いて製造したビーズは、平均直
径が 5.7 μmで、25 mgのPFPS(PF16)を用いて製造したビーズは、平均
直径が 18.8 μmであり、これは同量の安定化ポリマーを用い、EDMAをベー
スとするポリマーに関して得られると予想される値と非常に近い。このように、
ビーズサイズの予測に関しては、TRIMとEDMAとは非常に似通った性質を
示すと考えられる。PF15 のビーズのSEM映像を図2eに示す。これらのビ
ーズをHPLCで試験すると、粉砕して篩分けしたブロックポリマーに関する記
載の
ような、卓越した分割が可能であった。この充填カラムは、背圧が極めて低く、
流速をかなり高めても高度な分割が達成できた。図3a-3eは、流速が 0.5-5
ml/分、すなわち 0.5 ml/分、1 ml/分、2 ml/分、3 ml/分及び 5 ml/分の時の一
連のクロマトグラムを示したものである。0.5 ml/分と 2 ml/分との間にはほと
んど差異は観察されず、このことは、これら小さなビーズの拡散速度が高いこと
を示唆している。背圧は極めて低く、分割能は卓越していた(0.5、1 及び 2 ml
/分の時、それぞれ f/g=0.89、0.89 及び 0.85 であった)。5 ml/分(背圧 91.
4 kg/cm2、1300 psi)でも、理に適った分割能(f/g=0.61)が得られた。粉砕し
て篩分けされたランダムな 25 μm未満の粒子は、通常 1 ml/分を越える流速で
は十分な結果を与えなかった。サイズが 5 μmの粉砕したバルクポリマーを用い
て作業するのは困難である。HPLCカラムにおいて、高い背圧を回避するには
様々な限定が必要とされるが、10 μm未満の篩分けは不可能であることから、こ
れに代わるサイズの分別法が必要になる。この結果は、インプリントされた本粒
状ポリマーが、カラムを準備する際にも、さらにできたカラムの性能に関しても
、“従来の”粉砕して篩分けしたブロックポリマーを凌ぐ有意な利点を有してい
ることを示唆している。
また本発明の安定剤は、基本的には化学的に不活性なため、水に敏感なモノマ
ーユニット、例えば酸塩化物または酸無水物を含有する粒状ポリマーの製造に、
分散剤として用いることも可能であると考えられる。
前述の発明は、これを理解し易くするため、図及び実施例を用いて詳細に記載
してきたが、技術熟練者には、本明細書に記載され、添付の請求項において定義
されているような本発明の理念及び範囲から外れることなく、いくつかの変化及
び改良が可能なことは明らかであろう。
請求の範囲
1.式:
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーユニットA、及び式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H4O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーユニットBを含有するコポリマーを含み、式中nが1から
20で、mが0から約500であり得る懸濁重合安定剤。
2.nが約7.5で、mが約43である請求項1に記載の安定剤。
3.式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1
SO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oまたは(Z)tCH3O(CH2C
H2O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは1から20であり;
mは0から約500であってもよく;
pは少なくとも1であり;
qは 0 または正数であってもよく;
rは1−20、好ましくは1または2であり;
sは0または1であり;及び
tは0または1であるポリマー。
4.式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
YはCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oであり;
nは1から20であり;
mは0から約500であり;
pは少なくとも1であり;及び
qは0または正数であるポリマー。
5.ポリオキシエチレンエステル基を含有する液体ペルフルオロカーボン中に
、インプリント分子を乳化させたエマルションを含む、安定エマルション。
6.前記液体フルオロカーボンがコポリマーである請求項5に記載のエマルシ
ョン。
7.前記コポリマーが、式:
CnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーA、及び式:
CH3O(CH2CH2O)mC2H4-O-CO-CH=CH2
で定義されるモノマーBの重合によって形成され、式中のnが1から20で、m
が0から約500である請求項6に記載のエマルション。
8.インプリント分子、及び式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1
SO2N(C2H5)C2H4-O-であり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4-O-または(Z)tCH3O(CH2
CH2O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは1から20であり;
mは0から約500であってもよく;
pは少なくとも1であり;
qは0または正数であってもよく;
rは1−20、好ましくは1または2であり;
sは0または1であり;及び
tは0または1であるポリマーを含むエマルション。
9.インプリント分子、及び式:
で定義され、式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
YはCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oであり;
nは1から20であり;
mは0から約500であり;
pは少なくとも1であり;及び
qは0または正数であるポリマーを含むエマルション。
10.a)1)異なるアクリルモノマーの混合物;
2)少なくとも一種の架橋剤;
3)少なくとも一種の開始剤;
4)少なくとも一種の分子的インプリント分子;及び
5)少なくとも一種のポロジェニック溶媒
を含む反応混合物を形成すること;及び
b)分子的にインプリントされたポリマー粒子を形成するため、ペルフル
オロカーボン及びポリオキシエチレンエステル基を含有する安定剤の存在下、前
記反応混合物を重合することを含む懸濁重合方法。
11.前記安定剤が化学的に不活性である請求項10に記載の方法。
12.前記アクリルモノマーがメタクリル酸及びジメタクリル酸エチレングリ
コールである請求項10に記載の方法。
13.前記安定剤が、式:
で定義されるポリマーで、式中、
XはCnF2n+1、CnF2n+1(CH2)rO-、CnF2n+1O- またはCnF2n+1
SO2N(C2H5)C2H4-O-であり;
Yは(Z)tCH3O(CH2CH2O)mC2H4-O-または(Z)tCH3O(CH2
CH2O)m-で、Zはプリント分子であり;
nは1から20であり;
mは0から約500であってもよく;
pは少なくとも1であり;
qは0または正数であってもよく;
rは1−20、好ましくは1または2であり;
sは0または1であり;及び
tは0または1である、請求項10に記載の方法。
14.前記安定剤が、式:
で定義されるポリマーで、式中、
XはCnF2n+1SO2N(C2H5)C2H4-Oであり;
YはCH3O(CH2CH2O)mC2H4-Oであり;
nは1から20であり;
mは0から約500であり;
pは少なくとも1であり;及び
qは0または正数である請求項10に記載の方法。
15.重合前に、成分 1-5 と前記安定剤とからエマルションが形成される請
求項10に記載の方法。
16.前記エマルションを形成するため、前記反応混合物を約2000 rpms
で約5分間混合する請求項15に記載の方法。
17.約 20℃未満から約 30℃の温度で重合を行う請求項15に記載の方法。
18.前記重合が紫外線照射によって開始される請求項10に記載の方法。
19.前記ポリマー粒子がビーズである請求項10、13または14に記載の
方法。
20.前記ポリマー粒子が、再現性のある表面の提示のため、均一な表面を提
供している請求項11に記載の方法。
21.前記ビーズが球形である請求項16に記載の方法。
22.前記ビーズの直径が約2から100ミクロンである請求項19に記載の
方法。
23.前記ビーズの直径が2から50ミクロンである請求項19に記載の方法
。
24.前記ビーズの直径が約5から25ミクロンである請求項19に記載の方
法。
25.前記ポロジェニック溶媒が、アセトン、クロロホルム及びトルエンより
選択される請求項10に記載の方法。
26.前記分子的インプリント分子が、アミノ酸、アミノ酸誘導体、医薬化合
物及び多糖を分離または分割することができる、請求項10、13または14に
記載の方法。
27.前記分子的インプリント分子が、D-及びL-Bocアミノ酸、及びそれら
の誘導体から選択される、請求項10、13または14に記載の方法。
28.再現性のある表面を提示するための均一な表面を持つビーズを形成する
ため、少なくとも二種の異なるアクリルモノマーと、少なくとも一種のインプリ
ント分子とから形成した分子的にインプリントされた支持体。
29.前記ビーズが球形である請求項28に記載の粒子。
30.前記ビーズの直径が約2から100ミクロンである請求項29に記載の
粒子。
31.前記ビーズの直径が2から50ミクロンである請求項30に記載の粒子
。
32.前記ビーズの直径が約5から25ミクロンである請求項31に記載の粒
子。
33.前記アクリルモノマーがメタクリル酸及びジメタクリル酸エチレングリ
コールである請求項28に記載の粒子。
34.前記分子的インプリント分子が、アミノ酸、アミノ酸誘導体、医薬化合
物及び多糖を分離または分割することができる、請求項28に記載の粒子。
35.前記分子的インプリント分子が、D-及びL-Bocアミノ酸、及びそれら
の誘導体から選択される請求項34に記載の粒子。
36.sが0である請求項13または14に記載の方法。
37.sが1である請求項13に記載の方法。
38.tが1である請求項13に記載の方法。
39.前記プリント分子が、D-及びL-Bocトリプトファン、D-及びL-Boc
フェニルアラニン、D-及びL-フェニルアラニン、D-及びL-Boc-プロリン-N
-ヒドロキシ琥珀酸イミドエステル、D-及びL-Cbz-トリプトファン、D-及び
L-Cbz-アスパラギン酸、D-及びL-Cbz-グルタミン酸、D-及びL-Cbz-トリ
プトファンメチルエステル、ニトロフェニルα及びβ,D-,L-ガラクトシド、
(S)-(-)-チモロール、D-フルクトース、D-ガラクトース、フェニルα-D-マ
ンノピラノシド、アクリルα及びβ-グルコシド、(R)-フェニル琥珀酸、Ac-L
-Trp-OEz、L-PheβNA、L-LeuAn、L-PheAn、L-PheGlyAn、L-
MenPheAn、L-PyMePheAn、L-PLPheAn、N-Ac-L-Phe-L-Trp-O
Me、ジアゼパム、プロプラノロール及びエフェドリンから選択される請求項1
3に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図2】
【図2】
【図3】
[Procedure amendment]
[Submission date] January 23, 1998
[Correction contents]
Full text correction statement
Molecularly imprinted granular polymers and their polymers
Stabilized suspension polymerization in perfluorocarbon liquidField of the invention
The present invention relates to a molecularly imprinted polymer support.
The present invention relates to a carrier and a method for producing these supports. More specifically, the present invention provides the following formula:
Using a suspension polymerization method using a stabilized copolymer having
olecule) around the polymerizable functional monomer. Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1SOTwo
N (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O or (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwo
O)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
The polymeric support of the present invention is preferably in a granular form, which comprises amino acids, amino acid derivatives.
Enables the separation or resolution of the body, pharmaceutical compounds and polysaccharides.Background of the Invention
Molecular imprinting, also called templating,
Is used for chiral separation, which includes a polymerizable functionality around the print molecule.
And arranging the functional monomers. This is the print molecule and the functional monomer
When
Using non-covalent interactions such as hydrogen bonding, ion pair interactions, etc.
(Non-shared imprint) or by its reversible covalent interaction (shared imprint)
Print). The resulting complex is further combined by polymerization to form a highly crosslinked porous
It is a polymer matrix. When the printed molecules are extracted, special
A site with an irregular shape and functional groups corresponding to the original print molecule remain. Mosbach, K., Tr
ends, Biochemical Sciences,7, 92-96 (1994); Wulff, G., Trends, Biote.
chnology,1185-87 (1993); and Andersson et al., Bioseparations (Ngo.
Ed.), Pp. 383-394, Molecular Interactions.
Various racemates are resolved by molecular imprinting. And
ersson et al., Bioseparations (Ngo.TT), Plenum Press, pp. 383-394 (19).
93) "Amino acid derivatives" in Molecular Interactions;
.Am.Chem.Soc.,113, 9358-9360 (1991); "Drugs"; Kempe et al., J. C.
hromatogr. 、664, 276-279 (1994); Wulff et al., J. Org. Chem.,56, 395-400 (1
"Sugars" in 991); and Mayes et al., Anal. Biochem.,222, 483-488 (1994)
See In many cases, Baseline resolution is performed.
In contrast to other chiral stationary phases, the benefits of molecularly imprinted polymers
The point is that the elution order of the enantiomers is predictable. Imprintable support
The support is manufactured by a bulk polymerization method, in which a block of porous polymer is used.
For the production, a porogenic solvent is used. But bulk
The polymeric support is crushed and ground when used in separation columns and analytical protocols,
It must be sieved to an appropriate particle size. For example, chromatography
In the case of the measurement using a polymer, polymer particles of less than 25 μm are usually used. But bal
In order to supply such small particles in the polymerization method, a pulverization method must be used.
, This is not satisfactory. Grinding methods involve irregularly shaped particles and excess
Undesirable amounts of "fines" are obtained. Usable among normally ground polymers
Less than 50 percent (50%) is recovered as functional particles. Generally irregular
Column cannot be efficiently packed with small particles and scale-up
It has been found that difficulties are often encountered during the backup stage. But well-formed grains
Particles, such as particulate polymers, may be preferred in most cases. Also powder
Crushing method
Requires additional processing steps to remove fines, i.e., settling steps.
I do. This is expensive and time consuming. Bulk polymerization and the necessary grinding
The law makes the effort of this conventional law severe, wasteful and unacceptable.
Manufacture beads from acrylic monomers that can contain imprinted molecules
Therefore, attempts have been made to use suspension and dispersion polymerization methods. In theory, this
These suspension and dispersion polymerization methods could be an alternative to bulk polymerization.
You. However, existing suspension and dispersion methods use relatively hydrophobic monomers.
Water or a highly polar organic solvent (eg, alcohol) as the continuous phase
It is not satisfactory because of its use. These solvents are
Has a specific interaction with the solvent, and is likely to compete with the functional monomer for the solvent.
It is incompatible with most covalent and noncovalent imprint mixtures. In the suspension polymerization method
, Because the solvent is used in a considerable molar excess, the solvent saturates the monomer phase and
Significantly reduce the number and strength of interactions between the reactive monomers and the print molecules. Further
In addition, acidic monomers are highly soluble in water, and may
No coalescence or crosslinking occurs. Water-soluble print molecules are distributed in the aqueous phase.
It is lost to spill. Not unexpected, but suspension polymerization in water
Attempts to produce molecularly imprinted polymer beads
Attempts have yielded very poor results. Damen et al., J. Am. Chem.
Soc.,102, 3265-3267 (1980); Braun et al., Chemiker-Zeitung,108, 255-257
(1984)
There is a stable covalent or metal chelate bond between the functional monomer and the print molecule.
In some cases, use in aqueous conditions will be possible.
Also imprinted in the pore network of the finished granular silica
To produce composite beaded particles
Attempts have been made. Norrlow et al., J. Chromatogr.,299, 29-41 (1984); Wul.
ff, Reactive Polymers,Three, 261-2757 (1985) or TRIM. But
This method requires careful operation and requires additional
The amount of imprinted polymer is necessarily reduced by the beads themselves.
Sellergren, B., J. Chromatogr.,673, 133-141 (1994) and Sellergren,
B., Anal. Chem.,66, 1578-1582 (1994) states that polar solvents are mixed in molecular imprints.
The use of dispersion polymerization in compounds has been reported. This method uses a regular bead
A random sediment is obtained rather than a sediment. Evaluable results are highly
This is probably due to the fact that charged molecules were obtained.
Probably due to competing solvent effects.
Therefore, it is simple, reproducible and without compromising the quality of the resulting imprint
Granular poly, including molecular imprints that do not require additional grinding and sieving equipment
There is a need for Ma's recipe. The molecularly imprinted polymer is uniform
Something is also required.Summary of the Invention
The present invention relates to a molecularly imprinted polymer support, and to that by suspension polymerization.
Related to their manufacture. The suspension method according to the present invention employs polyoxyethylene
Molecular imprinting method using perfluorocarbon liquid containing steal group
I will provide a. Compounds containing perfluorocarbon-polyoxyethylene esters
Compounds are required for the recognition process during molecular imprinting.
It does not interfere with the interaction between the functional monomer and the print molecule. "Support" grains
By changing the amount of stabilizing polymer or the method of stirring, the size of the
Adjustments from μm to about 100 μm are possible.
It is therefore an object of the present invention to use imprinted polymers in granular and
It is an object of the present invention to provide a method which can be easily produced in almost quantitative yield of possible substances.
Another object of the present invention is to provide a functional monomer and a printed component during suspension polymerization.
Fluorocarbons that stabilize emulsions without disturbing interaction with the
To provide a copolymer.
Further objectives include functional monomers, crosslinkers, print molecules, initiators and porologies.
To stabilize the emulsion of the enic solvent.
It is another object of the present invention to provide a molecularly in size of about 2 μm to about 100 μm.
It is to provide printed polymer beads in high yield.
It is a further object of the present invention to provide an excellent separation at low back pressure, high speed diffusion and higher flow rates.
The aim is to provide a small bead packing of about 2-5 μm that results in separation.
These and other objects and advantages will be more fully understood from the following description and accompanying figures.
Will be clear.Brief description of figures
FIG. 1 shows 1.84 g of EDMA, 0.16 g of MAA, 4.2 g of chromatogram in 20 ml of PMC.
Added for "standard polymerization" containing emulsified formol and 20 mg of AIBN
FIG. 4 is a graph showing the diameter of beads with respect to the amount of PFPS.
Figures 2a-2e show beads produced by suspension polymerization in PMC according to the invention.
3 is a scanning electron micrograph of the sample. Here the beads are placed on aluminum pegs
And use a Polaron E5150 coater to spatter it with 15 mm gold.
I did it. Images were taken at 25 kV using an ISI 100A SEM. Magnification is 500x
It is. 2 (a) PF2; 2 (b) PF10; 2 (c) PF13; 2 (d) PF14; 2 (e) PF15.
3a-3e show a 25 cm column of Example PF15 (5 μm TRIM beads).
It shows HPLC traces when Boc-D and L-Phe were separated. Condition: mosquito
The rum was equilibrated with chloroform + 0.25% acetic acid; 1 mg in 20 μl mobile phase
Of Boc-D, L-Phe, and using the same solvent, the flow rate was 3 (a) 0.5 ml / min; 3 (b) 1 ml
/ Min; 3 (c) 2 ml / min; 3 (d) 3 ml / min; 3 (e) 5 ml / min. 0.5 ml / min
, F / g = 0.89, Rs = 1.36 and α = 1.52, the f / g values were 0.5, 1, 2, 3 and 5 ml
At / min, they were 0.89, 0.89, 0.85, 0.76 and 0.61, respectively.Detailed description of the invention
According to the present invention, a liquid perfluorocarbon containing a polyoxyethylene ester group
Based on an emulsion of a non-shared imprint mixture formed in the bon
A suspension polymerization method is provided. Most of the conventional suspension and dispersion methods are relatively sparse.
Water or a highly polar organic solvent (e.g., alcohol) as the mobile phase for aqueous monomers
Call), which is not satisfactory in this regard. Therefore, another
An approach is needed. The present invention provides this "alternative approach".
It is. In addition, there are problems with conventional methods, such as specific interactions with printed molecules.
Mostly shared and non-shared due to competition between solvent and functional monomer
Solvents that are incompatible with the imprint mixture are avoided. In the present invention, print
Use dispersants to prevent the interaction required for recognition between the molecule and the functional monomer.
You do not need to know. In the present invention, a monomer, a crosslinking agent, a print molecule, a porogenic solution
Liquid particles containing a solvent and a fluorinated surfactant.
perfluorocarbons including polyoxyethylene ester groups
Use a polymer. At this time, the number of print molecules for imprinting the surface is one.
Sometimes it's a cord, sometimes it's not.
The stabilizer / dispersant of the present invention generally has the formula:
Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1SOTwo
N (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O or (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwo
O)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-OH and (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour
Blocks, triblocks, and mals formed from acrylated monomers of -OH
Thiblock copolymers are also included in the scope of the present invention. Preferred Stability / Dispersion of the Invention
The agent has the formula:
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFourO-CO-CH = CHTwo
And a monomer A defined by the formula:
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFourO-CO-CH = CHTwo
Wherein n is from 1 to 20 and m is
0 to 500. Preferably, n is 7.5 and m is about 43. Most preferred
A new stabilizer / dispersant has the formula:
This means that spherical beads can be produced in high yield by the suspension polymerization method.
it can. Where:
X is CnF2n + ISOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is ZtCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFourAt -O, Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
s is 0 or 1; and
t is 0 or 1.
Preferably, m = about 7.5, n = about 43, p = about 19, and q = about 1. m, n,
The values of p and q need not necessarily be integers.
By using the stabilizer of the present invention, the printing molecule and the functional monomer
Using non-covalent interactions such as hydrogen bonding, ion-pair interactions, etc.
Imprint) or by reversible covalent interaction (shared imprint)
The purpose of the physical properties of the dose is achieved. The formed complex is further added by polymerization.
Highly crosslinked porous polymer obtained from copolymerization of different acrylic monomers
Mermatrix. When the printed molecules are extracted, special
The site of the shape and the functional groups corresponding to the original print molecule remain.
Print molecules that can be used in the present invention include, but are not limited to:
It is not something to be done.
1. D- and L-Boc tryptophan
2. D- and L-Boc phenylalanine
3. D- and L-phenylalanine
4. D- and L-Boc-proline-N-hydroxysuccinimide ester
5. D- and L-Cbz-tryptophan
6. D- and L-Cbz-aspartic acid
7. D- and L-Cbz-glutamic acid
8. D- and L-Cbz-tryptophan methyl ester
9. Nitrophenyl α and β, D-, L-galactoside
Ten. (S)-(-)-Timolol
11. D-fructose
12. D-galactose
13. Phenyl α-D-mannopyranoside
14. Acrylic α and β-glucoside
15. (R) -phenylsuccinic acid
16. Ac-L-Trp-OEz
17. L-PheβNA
18. L-LeuAn
19. L-PheAn
20. L-PheGlyAn
twenty one. L-MenPheAn
twenty two. L-PyMePheAn
twenty three. L-PLPheAn
twenty four. N-Ac-L-Phe-L-Trp-OMe
twenty five. Diazepam
26. Propranolol
27. ephedrine
However, in the following non-limiting examples, Boc-D- and L-Phe, and L-Phe were used.
Was.Preparation of reagents
monomer
Ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) and methacrylic acid (MAA)
(Merck, Darnstadt, Germany) was vacuum distilled before use. Trimethacrylic acid
Limethylolpropane (TRIM) (Aldrich Chemie, Steinheim, Germany)
, Styrene (Aldrich), methyl methacrylate (MMA) (Aldrich) and meth
Benzyl acrylate (BMA) (Polysciences, Warringt, Mass.)
on) was used as is. 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) (A
IBN) was obtained from Janssen Chimica, Goel, Belgium.
2- (N-ethylperfluoroalkylsulfonamide) ethanol (PFA-1
) (Fluorochem, Old Glossop, UK), PEG2000 monomethyl ether
(MME) (Fluka Chemical AG, Buchs, Switzerland) and PEG 350 MME (
(Sigma, St. Louis, Missouri) is a trademark of Acryloyl Chloride in dichloromethane.
And acrylates by reaction with triethylamine.
Purchase is also possible (from Fluorochem and Polysciences, respectively). Perful
Oro (methylcyclohexane) (PMC) and Fluorad FC430 are also
Obtained from Fluorochem.Imprint molecule
Boc-D-Phe, Boc-L-Phe and Boc-D, L-Phe were purchased from Bachem AG. (S
(Boc = t-butoxycarbonyl; Phe = Fe)
Nylalanine).Porogenic solvent
Chloroform (CHClThree) (For HPLC)
Ethanol is removed through a basic alumina column to use as a solvent
Then, molecular sieves were put and stored. Used directly for HPLC. G
Ruene was sodium and acetone was dried over molecular sieves before use. other
The solvent of the grade for analysis or higher was used as it was.Preparation of stabilizer
The emulsion stable / dispersed polymers (PFPS) according to the invention are mostly
Which formula:
Where:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is ZtCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFourAt -O, Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number; and
t is 0 or 1;
In particular, n is about 7.5, m is about 43, p is about 19, and q is about 1.Example 1
4 g (7.2 mmol) of acryloyl PFA-1
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O-CO-CH = CHTwo
And 0.76 g (0.36 mmol) of the formula:
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O-CO-CH = CHTwo
Dissolve acryloyl PEG2000 MME as defined in 10 ml of chloroform
Was. In the above formula, n is about 7.5 and m is about 43. 24 mg (76 μmol) of AIBN
And dissolved oxygen was removed by flowing nitrogen for 5 minutes. And this tube
Was sealed and the contents polymerized in a shaking water bath at 60 ° C. for 48 hours. The resulting solution
Was slightly turbid, but became more turbid when cooled. Solvent slowly at 30 ° C under reduced pressure
It is almost distilled off at 60 ° C under reduced pressure to avoid foaming.
Removed. The resulting polymer is a sticky, pale yellow paste, which is
It was used without any further treatment.
Other polymer stabilizers use monomers and 1 mole% AIBN in appropriate ratios,
Synthesized in a similar manner. All is obtained from cream as an amber polymer, which
They varied from glassy to soft paste depending on their composition.Suspension polymerization
Determine the amount of porogenic solvent needed to just saturate 20 ml of PMC.
Specified. In a 50 ml borosilicate glass tube, add the required amount of PFPS to the same amount of Porogeni.
Solution, and add 20 ml of PMC to it to make a milky emulsion.
, Shake until uniform white. 5 ml of “imprint mixture” (Table 1)
In addition, the mixture was emulsified while stirring at 2000 rpm for 5 minutes.
* Beads made according to the present invention are listed in the first column of the table under the PF code number.
This is the same in the comparative example.
The polymerization equipment used in all polymerizations of the present invention contained 50 ml of borosilicate glass.
This tube has a screw cap and a stainless steel tube in the center.
A hole has been drilled through the rotating shaft of a stainless steel flat blade stirrer.
You. This flat blade stirrer is about 1.5 times the length of the tube. Evaporation through this hole
A rubber seal was used to control. There is another small hole in the lid
It can be used to send a stream of nitrogen into the tube. Stand retort tube
Stand vertically in a (retort stand) and stir with an overhead stirrer. About 5 from tube
Place the UV lamp at a distance of cm and combine it with the lamp to maximize reflected light.
The tube was wrapped in aluminum foil.
Prepare an emulsion of PF1-PF16 in Table 1 above and pass it under nitrogen for 5 minutes.
The emulsion is then placed in a cooled nitrogen atmosphere at room temperature.
While stirring at a flow rate of 500 rpm, UV of 366 nm was irradiated to perform polymerization. Polymerization is 3
Continued for hours. The obtained polymer particles (beads) are filtered with a glass filter, and PMC
Was recovered. Wash the beads thoroughly with acetone to remove loose particles
After sonication and crushing (large lumps are gently crushed and crushed with a spatula)
It was dried and stored.
Adjust the size of beads by changing the amount of PFPS used during polymerization
FIG. 1 shows this relationship. FIG. 1 illustrates the use of different amounts of PFPS in accordance with the present invention.
5 is a graph of the average value and the standard deviation of the beads manufactured as described above. Standard is 5 ml total volume
Prepared using 2 g of monomer in it (see Table 1). Form a stable emulsion
The minimum amount of PFPS possible is 10 mg, but this sample is also very agglomerated.
I was in it. When PFPS is used at 150 mg or more, extremely small and irregular particles of 1-2 μm
Only a child was obtained. No beads were found in these samples.Comparative example
Two commercially available fluorinated surfactants (polyfluoroalcohol (PFA-1) and
Luorad 430), homopolymer of acryloyl PFA-1, acryloyl PFA-1
Series of random copolymers of styrene and styrene, methyl methacrylate or methacryl
Benzyl acrylate and acrylates with perfluoroester and PEG groups
Graft copolymers containing the main chain were also evaluated as stabilizers. However, this
Most of them turned out to be ineffective. Emulsions quickly “creamy
The reaction is hindered by the high density of dispersant generated,
The dispersed droplets coalesced.
When polyacryloyl PFA-1 was evaluated alone, it was found that
To give emulsions with sufficient stability to give good quality beads. Unfortunately
Of the beads formed on the extremely hydrophobic surface after polymerization due to their low solubility.
It was very difficult to remove this surfactant from the surface.
Copolymer of acryloyl-PFA-1 and acryloyl-PEG2000MME (
The most effective emulsions can be obtained using a molar ratio of 20: 1 with the latter being PFPS).
Was.Properties of molecularly imprinted beads size
The type of emulsification depends on the polymerization method and the resulting molecularly imprinted beads.
Affect. A preferred method involves stirring at about 2000 rpms for about 5 minutes.
With this method, beads with a size of 2 to 25 μm have excellent uniformity.
And reproducibility. Five separate polymerizations using 25 mg of PFPS as emulsifier
The average bead size was 19.7 μm and the standard error was 0.6
μm.
Emulsification in an ultrasonic bath for 5 minutes, including significant amounts of small particles,
Distribution was very extensive. If you have larger beads, i.e. 40 μm
If you want 100 μm beads, shake well 3-4 times normally in a tube.
The fruit was obtained.
The polymerization temperature also affected the polymerization method and the resulting beads. ABDV as initiator
Tried to start with heat at 45 ° C, but only small and irregular pieces were obtained.
Was done. Initiating polymerization by UV at 4 ° C resulted in very large masses
wait. Due to the proximity to the UV lamp, the temperature increased somewhat during the polymerization,
Most polymerizations were performed at ambient temperature (about 20 ° C), ie, above about 18 ° C. very
In a warm climate, that is, when the ambient temperature reaches 30 ° C,
Small beads are obtained, which gives reproducible results
,
It has been suggested that the polymerization temperature can also affect the size of the beads.
Further, the polymerization is carried out in a range of solvents commonly used in molecular imprinting, for example,
Runs were also made in lume, toluene, acetonitrile and acetone. In this polymerization method,
All of these solvents can be used and are therefore almost always used for imprinting.
Therefore, this law is appropriate. However, preferred solvents are chloroform and toluene.
And acetone. The size and surface structure of the obtained beads are
It also depends on the nick solvent. In a "standard" polymerization, 25 mg PFPS was used.
If toluene (26 μm ± 12 μm-mean ± SD) is also acetone (52 μm ± 15 μm)
Also gave larger beads than chloroform (18 pm ± 8 pm).Bead size distribution
The beads were suspended in acetone, dried on a microscope slide, and
Approximately 150 beads were measured randomly using the reference line of the microscope. The magnification is
Either 100 × or 400 × was used depending on the particle size. Some sumps
Le also filmed with SEM. The measurements obtained from these images are optical measurements
Well agreed with the results obtained fromSEM
Place polymer beads on aluminum pegs, Polaron E5150 Gold
Sputter coating was performed with 15 nm gold using a coater. Furthermore, under different conditions
To compare the size, surface and pore structure of the manufactured beads, ISI 100A
Images were obtained at 25 kV using SEM. Scanning electrons of some granular polymer products
Micrographs are shown in FIGS. 2a-2e. The method of the present invention can be used for various porogenic solutions.
By using a medium, substantially spherical beads, that is, EDMA (2a-2
d) and give a polymer based on TRIM (2e). Surface depression
The incidence of defects such as small holes is due to water-based suspension polymerization in water.
Somewhat higher than the incidence normally observed in The form of the beads is suitable for suspension polymerization.
Thus, as symbolized by the beads made, they are slightly denser and more slippery.
The kana surface covers the more porous structure inside.
Beads made using acetone as a porogenic solvent (FIG. 2d)
Was different. They are manufactured using chloroform or toluene
Larger and the surface morphology is very rough, and moreover,
There were many "debris". Using toluene as a porogenic solvent
The beads produced have a lower surface shell density than those produced with chloroform.
The internal structure was somewhat porous. FIG. 2b shows beads of polymer PF9.
However, this has a lower percentage of crosslinking than the beads (polymer PF2) of FIG. 2a.
The beads in FIG. 2b are much more irregular and distorted, indicating that their particles
Are still much softer and more prone to deformation, so
It suggests that it tends to be distorted. The internal form of these beads is a polymer
It is also clear that it is more open and porous than PF2 beads. this
This may contribute to the latter higher HPLC performance. FIG.
The beads in (c) are PF13 beads, and the beads in FIG. 2 (e) are PF15 beads.
Is shown.HPLC
The polymer beads produced according to the invention are molecularly imprinted
And the properties of the recognition sites are at least as high as those obtained by conventional bulk polymerization.
Imprint using Boc-Phe to confirm that it is as good as
A series of polymers were evaluated by HPLC. This system is available at Boc-Phe
There is a great deal of information on the properties of traditionally milled bulk polymers that have been imprinted.
It was chosen because it can be obtained.
Suspend beads in chloroform-acetone mixture (17: 3) by sonication
And slurries the slurry into 10 cm x 0.46 cm or 25 cm x 0.46 cm stainless steel.
In a column, use an air driven fluid pump to remove the solvent.
Filled at 300 bar as seton. Use 250 ml of methanol: vinegar
Wash with acid (9: 1) and wash with chloroform containing 0.1% or 0.25% acetic acid.
I was in equilibrium. 10 μg Boc-D or L-Phe in 20 μl solvent, or 20 μg
And the chromatogram was recorded at 254 nm at a flow rate of 0.5 ml / min.
. Also, some separations use higher flow rates and more loading compounds.
I went. Chromatographic parameters were calculated using standard theory
.
The results for the HPLC evaluation of the six polymers are summarized in Table 2.
As the ratio of MAA to print molecule increases, non-specific interactions increase.
Retention time is increased, which further increases the capacity factor.
ors) increase. However, the α value is almost constant at about 1.8. This value is
The values obtained under the same conditions for the crushed and sieved bulk Boc-Phe polymer (1.
(Range 77 to 2.17). The separation was performed with a MAA: Boc-Phe ratio of 12: 1.
It was found that the best value was 0.83 for the 10 cm column. Polymer
-Using a longer column of PF11 (25 cm), bulk polymer (chromatography)
Rum is not shown)).
The result was close to the splitting. Polymer PF9 with only 62.5% cross-linking
G: MAA ratio is the same, but cross-linking is better than 75% polymer PF11
The result was obtained. Previously, it was shown that increasing the degree of cross-linking within this range improves separation.
However, this was not observed in these examples. These
It is impossible to change the parameters independently, increasing the number of binding sites,
Whether the separation improves even if the polymer morphology is changed by reducing cross-linking
PF11 was manufactured by reducing the amount of print molecules used.
(See Table 1). From these observations, it can be seen that the improvement in separation depends on many compositions and operations.
It can be seen that this can be achieved by carefully optimizing the variables. Bee
It can be even better if the polymerization method is simplified and its speed is increased.
Polymers based on TRIM, a trifunctional crosslinker, are a series of di- and tri-
For peptides, resolution and capacity are higher than for EDMA-based polymers.
It has already been reported that it is much better. The suspension polymerization method according to the present invention
To evaluate Boc-L-Phe imprints on TRIM based polymers
Manufactured in. Beads produced using 100 mg of PFPS (PF15)
Beads with a diameter of 5.7 μm and made with 25 mg of PFPS (PF16) have an average
18.8 μm in diameter, which uses the same amount of stabilizing polymer and bases EDMA
This is very close to the value expected to be obtained for the polymer used. in this way,
With respect to bead size prediction, TRIM and EDMA have very similar properties.
It is thought to show. An SEM image of the PF15 beads is shown in FIG. 2e. These
When tested by HPLC, the size of the block
Listed
Such an excellent division was possible. This packed column has very low back pressure,
Advanced separation could be achieved even at very high flow rates. Figures 3a-3e show that the flow rate is 0.5-5
ml / min, i.e. 0.5 ml / min, 1 ml / min, 2 ml / min, 3 ml / min and 5 ml / min
It shows the chromatogram of the run. Between 0.5 ml / min and 2 ml / min
Almost no difference was observed, indicating that the diffusion rate of these small beads was high.
It suggests. Back pressure was very low and resolution was excellent (0.5, 1 and 2 ml
F / g = 0.89, 0.89, and 0.85, respectively). 5 ml / min (back pressure 91.
4 kg / cmTwo, 1300 psi) provided reasonable resolution (f / g = 0.61). Crush
Random particles smaller than 25 μm are usually screened at flow rates above 1 ml / min.
Did not give enough results. Using 5 μm crushed bulk polymer
Difficult to work with. How to avoid high back pressure in HPLC columns
Although various restrictions are required, sieving less than 10 μm is not possible,
An alternative size sorting method is required. The result is
Polymer can be used to prepare the column, as well as the performance of the resulting column.
Has significant advantages over "traditional" ground and sieved block polymers.
Suggests that
In addition, the stabilizer of the present invention is basically chemically inert, and thus is a water-sensitive monomer.
-Units, for example for the production of granular polymers containing acid chlorides or anhydrides,
It is believed that it can be used as a dispersant.
The foregoing invention has been described in detail, using figures and examples, to facilitate understanding thereof.
However, the skilled artisan is aware of the requirements described herein and defined in the appended claims.
Some changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention as described.
It is clear that improvements and improvements are possible.
The scope of the claims
1. formula:
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFourO-CO-CH = CHTwo
And a monomer unit A defined by:
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFourO-CO-CH = CHTwo
A copolymer containing a monomer unit B defined by the formula: wherein n is from 1 to
20. A suspension polymerization stabilizer wherein m can be from 0 to about 500.
2. The stabilizer of claim 1, wherein n is about 7.5 and m is about 43.
3. formula:
Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1
SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O or (Z)tCHThreeO (CHTwoC
HTwoO)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
A polymer in which t is 0 or 1.
4. formula:
Where:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O;
n is from 1 to 20;
m is from 0 to about 500;
p is at least 1; and
q is a polymer which is 0 or a positive number.
5. In liquid perfluorocarbons containing polyoxyethylene ester groups
And stable emulsions including emulsions in which imprint molecules are emulsified.
6. The emulsion of claim 5 wherein said liquid fluorocarbon is a copolymer.
Yeah.
7. The copolymer has the formula:
CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O-CO-CH = CHTwo
And a monomer A as defined by
CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O-CO-CH = CHTwo
Wherein n is from 1 to 20 and m is
7. The emulsion of claim 6, wherein is from 0 to about 500.
8. Imprint molecule and formula:
Where:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1
SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O-;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O- or (Z)tCHThreeO (CHTwo
CHTwoO)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
An emulsion containing a polymer in which t is 0 or 1.
9. Imprint molecule and formula:
Where:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O;
n is from 1 to 20;
m is from 0 to about 500;
p is at least 1; and
An emulsion containing a polymer in which q is 0 or a positive number.
10. a) 1) a mixture of different acrylic monomers;
2) at least one crosslinking agent;
3) at least one initiator;
4) at least one molecularly imprinted molecule; and
5) at least one porogenic solvent
Forming a reaction mixture comprising: and
b) Perflu to form molecularly imprinted polymer particles
In the presence of a stabilizer containing orocarbon and polyoxyethylene ester groups,
A suspension polymerization method comprising polymerizing the reaction mixture.
11. The method according to claim 10, wherein the stabilizer is chemically inert.
12. The acrylic monomer is methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate.
The method of claim 10, wherein the call is a call.
13. The stabilizer has the formula:
A polymer defined by the formula:
X is CnF2n + 1, CnF2n + 1(CHTwo)rO-, CnF2n + 1O- or CnF2n + 1
SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O-;
Y is (Z)tCHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O- or (Z)tCHThreeO (CHTwo
CHTwoO)m-Where Z is a printed molecule;
n is from 1 to 20;
m may be from 0 to about 500;
p is at least 1;
q may be 0 or a positive number;
r is 1-20, preferably 1 or 2;
s is 0 or 1; and
The method according to claim 10, wherein t is 0 or 1.
14. The stabilizer has the formula:
A polymer defined by the formula:
X is CnF2n + 1SOTwoN (CTwoHFive) CTwoHFour-O;
Y is CHThreeO (CHTwoCHTwoO)mCTwoHFour-O;
n is from 1 to 20;
m is from 0 to about 500;
p is at least 1; and
The method according to claim 10, wherein q is 0 or a positive number.
15. Before polymerization, an emulsion is formed from components 1-5 and the stabilizer.
The method according to claim 10.
16. To form the emulsion, mix the reaction mixture at about 2000 rpms.
16. The method of claim 15, wherein mixing is performed for about 5 minutes.
17. The method according to claim 15, wherein the polymerization is carried out at a temperature of less than about 20 ° C to about 30 ° C.
18. The method according to claim 10, wherein the polymerization is initiated by irradiation with ultraviolet light.
19. The method according to claim 10, wherein the polymer particles are beads.
Method.
20. The polymer particles provide a uniform surface for a reproducible surface presentation.
12. The method of claim 11, wherein the method is provided.
21. 17. The method of claim 16, wherein said beads are spherical.
22. 20. The method of claim 19, wherein said beads have a diameter of about 2 to 100 microns.
Method.
23. 20. The method of claim 19, wherein said beads have a diameter of 2 to 50 microns.
.
24. 20. The method of claim 19, wherein said beads have a diameter of about 5 to 25 microns.
Law.
25. The porogenic solvent is more than acetone, chloroform and toluene.
A method according to claim 10, which is selected.
26. The molecular imprinted molecule is an amino acid, an amino acid derivative, a pharmaceutical compound.
The product according to claim 10, 13 or 14, wherein the substance and the polysaccharide can be separated or separated.
The described method.
27. The molecularly imprinted molecules are D- and L-Boc amino acids, and
15. The method according to claim 10, 13 or 14, wherein the method is selected from derivatives of
28. Form beads with a uniform surface to present a reproducible surface
Therefore, at least two different acrylic monomers and at least one
Molecularly imprinted support formed from a printed molecule.
29. 29. The particle of claim 28, wherein said beads are spherical.
30. 30. The method of claim 29, wherein the beads have a diameter of about 2 to 100 microns.
particle.
31. 31. The particle of claim 30, wherein said beads have a diameter of 2 to 50 microns.
.
32. 32. The particle of claim 31, wherein said beads have a diameter of about 5 to 25 microns.
Child.
33. The acrylic monomer is methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate.
29. The particle of claim 28 which is Cole.
34. The molecular imprinted molecule is an amino acid, an amino acid derivative, a pharmaceutical compound.
29. Particles according to claim 28, capable of separating or resolving substances and polysaccharides.
35. The molecularly imprinted molecules are D- and L-Boc amino acids, and
35. The particle of claim 34 selected from derivatives of
36. The method according to claim 13 or 14, wherein s is 0.
37. 14. The method according to claim 13, wherein s is 1.
38. 14. The method of claim 13, wherein t is 1.
39. The printed molecule is D- and L-Boc tryptophan, D- and L-Boc
Phenylalanine, D- and L-phenylalanine, D- and L-Boc-proline-N
-Hydroxysuccinimide esters, D- and L-Cbz-tryptophan, D- and
L-Cbz-aspartic acid, D- and L-Cbz-glutamic acid, D- and L-Cbz-tri
Putphan methyl ester, nitrophenyl α and β, D-, L-galactoside,
(S)-(-)-Timolol, D-fructose, D-galactose, phenyl α-D-ma
Nonopyranoside, acrylic α and β-glucoside, (R) -phenylsuccinic acid, Ac-L
-Trp-OEz, L-PheβNA, L-LeuAn, L-PheAn, L-PheGlyAn, L-
MenPheAn, L-PyMePheAn, L-PLPheAn, N-Ac-L-Phe-L-Trp-O
2. A method according to claim 1, wherein said me is selected from Me, diazepam, propranolol and ephedrine.
3. The method according to 3.
FIG.
FIG. 2
FIG. 2
FIG. 2
FIG. 3
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
// C07B 57/00 310 C07B 57/00 310
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S
D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT
,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 モスバッシュ,クラウス
スウェーデン王国エス−244 02 フェー
ルリューンド,ラーカランガ 31
(72)発明者 メイズ,アンドリュー・ジー
イギリス国ケンブリッジシャー ピーイー
19・2ティーエイ,セント・ネオツ,アイ
ンスバリー,セント・マリーズ・ストリー
ト 22──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI // C07B 57/00 310 C07B 57/00 310 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI , FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD) , TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ , BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, K Z, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ , TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN (72) Inventor Mosbash, Krauss S-244 02 Sweden Lölllund, Rakaranga 31 (72) Inventor Maze, Andrew G. Cambridgeshire, UK 19. 2 T.A., St. Neots, Ainsbury, St. Mary's Street 22